第二章 時(shí)間系統(tǒng)

1、學(xué)習(xí)空間大地測(cè)量應(yīng)具備的基礎(chǔ)知識(shí)（1）人衛(wèi)軌道理論（2）有關(guān)歲差、章動(dòng)、極移及地球自轉(zhuǎn)的知識(shí)（3）時(shí)間系統(tǒng)和坐標(biāo)系統(tǒng)（4）大氣延遲（5）數(shù)學(xué)（6）數(shù)字信號(hào)處理（7）通訊大地測(cè)量應(yīng)用u地球表面的整體形狀和重力場(chǎng)及其時(shí)變u平均地球橢球的大小u全球參考框架的建立和維持u精化大地水準(zhǔn)面u大地測(cè)量基準(zhǔn)之間的相互轉(zhuǎn)換u建立國(guó)家大地測(cè)量基準(zhǔn)和全球基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換u建立陸?；鶞?zhǔn)統(tǒng)一和傳遞地球動(dòng)力學(xué)u地殼運(yùn)動(dòng)、板塊運(yùn)動(dòng)u極移和地球自轉(zhuǎn)u地心運(yùn)動(dòng)u固體潮、海潮、極潮u構(gòu)造活動(dòng)u冰川學(xué)研究u大氣科學(xué)其他u衛(wèi)星定軌u空間環(huán)境u深空探測(cè)u月球重力u行星重力u天體測(cè)量思考題u空間大地測(cè)量與傳統(tǒng)大地測(cè)量技術(shù)相比，有何特點(diǎn)？u試述

2、空間大地測(cè)量的應(yīng)用，以讀書(shū)報(bào)告形式提交電子版，按班級(jí)發(fā)到教師電郵中。劉智敏劉智敏山東科技大學(xué)山東科技大學(xué)主要內(nèi)容1 1 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)2 2 恒星時(shí)和太陽(yáng)時(shí)恒星時(shí)和太陽(yáng)時(shí)3 3 歷書(shū)時(shí)歷書(shū)時(shí)4 4 原子時(shí)原子時(shí)5 5 空間大地測(cè)量中的長(zhǎng)時(shí)間計(jì)時(shí)方法空間大地測(cè)量中的長(zhǎng)時(shí)間計(jì)時(shí)方法1有關(guān)時(shí)間的基本概念u現(xiàn)代大地測(cè)量學(xué)上，空間和時(shí)間參考系形成四維大地測(cè)量學(xué)u在天文學(xué)和空間科學(xué)技術(shù)中，時(shí)間系統(tǒng)是精確描述天體和衛(wèi)星運(yùn)行位置及其相互關(guān)系的重要基準(zhǔn)也是利用衛(wèi)星進(jìn)行定位的重要基準(zhǔn)。 1有關(guān)時(shí)間的基本概念在GPS衛(wèi)星定位中，時(shí)間系統(tǒng)的重要性表現(xiàn)在：GPS衛(wèi)星作為高空觀測(cè)目標(biāo)，位置不斷變化，在給出衛(wèi)星運(yùn)行位置同

3、時(shí)，必須給出相應(yīng)的瞬間時(shí)刻。例如當(dāng)要求GPS衛(wèi)星的位置誤差小于1cm，則相應(yīng)的時(shí)刻誤差應(yīng)小于2.6 10-6s。（ GPS衛(wèi)星運(yùn)行速度平均約為3.9km/s）準(zhǔn)確地測(cè)定觀測(cè)站至衛(wèi)星的距離，必須精密地測(cè)定信號(hào)的傳播時(shí)間。若要距離誤差小于1cm，則信號(hào)傳播時(shí)間的測(cè)定誤差應(yīng)小于3 10-11s (光速度約為3 108m/s )由于地球的自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，在天球坐標(biāo)系中地球上點(diǎn)的位置是不斷變化的，若要求赤道上一點(diǎn)的位置誤差不超過(guò)1cm，則時(shí)間測(cè)定誤差要小于2 10-5s。(地球自轉(zhuǎn)平均速度470m/s) 由上可知，利用GPS進(jìn)行精密導(dǎo)航和定位，盡可能獲得高精度的時(shí)間信息是至關(guān)重要的。 時(shí)間的含義：u包含了“時(shí)

4、刻”和“時(shí)間間隔”兩個(gè)概念。u時(shí)刻是指發(fā)生某一現(xiàn)象的瞬間。在天文學(xué)和衛(wèi)星定位中，與所獲取數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻也稱(chēng)歷元。u時(shí)間間隔是指發(fā)生某一現(xiàn)象所經(jīng)歷的過(guò)程，是這一過(guò)程始末的時(shí)間之差。u時(shí)間間隔測(cè)量稱(chēng)為相對(duì)時(shí)間測(cè)量u而時(shí)刻測(cè)量相應(yīng)稱(chēng)為絕對(duì)時(shí)間測(cè)量u測(cè)量時(shí)間必須建立一個(gè)測(cè)量的基準(zhǔn)，即時(shí)間的單位（尺度）和原點(diǎn)（起始?xì)v元）。u其中時(shí)間的尺度是關(guān)鍵，而原點(diǎn)可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用加以選定。u符合下列要求的任何一個(gè)可觀察的周期運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，都可用作確定時(shí)間的基準(zhǔn)：u運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的、周期性的。u運(yùn)動(dòng)的周期應(yīng)具有充分的穩(wěn)定性。u運(yùn)動(dòng)的周期必須具有復(fù)現(xiàn)性，即在任何地方和時(shí)間，都可通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)，復(fù)現(xiàn)這種周期性運(yùn)動(dòng)。 在實(shí)踐中，因所

5、選擇的周期運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象不同，便產(chǎn)生了不同的時(shí)間系統(tǒng)。在GPS定位中，具有重要意義的時(shí)間系統(tǒng)包括世界時(shí)系統(tǒng)、力學(xué)時(shí)和原子時(shí)三種。守時(shí)u守時(shí)系統(tǒng)被用來(lái)建立和維持時(shí)間頻率基準(zhǔn)，確定任一時(shí)刻的時(shí)間。u守時(shí)系統(tǒng)還可以通過(guò)時(shí)間頻率測(cè)量和比對(duì)技術(shù)來(lái)評(píng)價(jià)和維持該系統(tǒng)的不同時(shí)鐘的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度，并據(jù)此給出不同的權(quán)重，以便用于多臺(tái)鐘來(lái)共同建立和維持時(shí)間框架。 授時(shí)u授時(shí)系統(tǒng)可通過(guò)電話、網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線電、電視、專(zhuān)用長(zhǎng)波和短波電臺(tái)以及衛(wèi)星等設(shè)施向用戶傳遞準(zhǔn)確的時(shí)間信息和頻率信息。u不同的方法具有不同的傳遞精度，其方便程度也不相同，以便滿足不同用戶的不同需要。 時(shí)間服務(wù)u目前，國(guó)際上有多家單位在測(cè)定和維持多個(gè)時(shí)間系統(tǒng)和時(shí)間框架

6、，并通過(guò)多種方法將有關(guān)的時(shí)間和頻率信息播發(fā)給用戶，這些工作稱(chēng)為時(shí)間服務(wù)。u較為著名的有國(guó)際計(jì)量局（BIPM）的時(shí)間部（提供國(guó)際原子時(shí)和協(xié)調(diào)世界時(shí)）、美國(guó)還據(jù)天文臺(tái)（提供GPS時(shí)），我國(guó)國(guó)內(nèi)的時(shí)間服務(wù)是由國(guó)家授時(shí)中心NTSC提供的。 1.天球的基本概念天球的基本概念 天球天球：指以地球質(zhì)心為中心，半徑：指以地球質(zhì)心為中心，半徑r為任意長(zhǎng)度的一個(gè)假想球體。為任意長(zhǎng)度的一個(gè)假想球體。 天軸與天極天軸與天極：地球自轉(zhuǎn)軸的延伸直：地球自轉(zhuǎn)軸的延伸直線為天軸，天軸與天球的交點(diǎn)線為天軸，天軸與天球的交點(diǎn)Pn(北天極北天極)Ps(南天極南天極)稱(chēng)為天極。稱(chēng)為天極。 天球赤道面與天球赤道天球赤道面與天球赤道：通

7、過(guò)地球：通過(guò)地球質(zhì)心與天軸垂直的平面為天球赤道質(zhì)心與天軸垂直的平面為天球赤道面，該面與天球相交的大圓為天球面，該面與天球相交的大圓為天球赤道。赤道。 天球子午面與天球子午圈天球子午面與天球子午圈：包含天：包含天軸并經(jīng)過(guò)天球上任一點(diǎn)的平面為天軸并經(jīng)過(guò)天球上任一點(diǎn)的平面為天球子午面，該面與天球相交的大圓球子午面，該面與天球相交的大圓為天球子午圈。為天球子午圈。時(shí)圈時(shí)圈：通過(guò)天軸的平面與天球相交：通過(guò)天軸的平面與天球相交的半個(gè)大圓。的半個(gè)大圓。黃道黃道：地球公轉(zhuǎn)的軌道面與天球相：地球公轉(zhuǎn)的軌道面與天球相交的大圓，即當(dāng)?shù)厍蚶@太陽(yáng)公轉(zhuǎn)交的大圓，即當(dāng)?shù)厍蚶@太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)，地球上的觀測(cè)者所見(jiàn)到的太時(shí)，地球上的觀

8、測(cè)者所見(jiàn)到的太陽(yáng)在天球上的運(yùn)動(dòng)軌跡。黃道面陽(yáng)在天球上的運(yùn)動(dòng)軌跡。黃道面與赤道面的夾角稱(chēng)為黃赤交角，與赤道面的夾角稱(chēng)為黃赤交角，約約23.50。黃極黃極：通過(guò)天球中心，垂直于黃道：通過(guò)天球中心，垂直于黃道面的直線與天球的交點(diǎn)?？拷泵娴闹本€與天球的交點(diǎn)?？拷碧鞓O的交點(diǎn)天極的交點(diǎn) n稱(chēng)北黃極，靠近稱(chēng)北黃極，靠近南天極的交點(diǎn)南天極的交點(diǎn) s稱(chēng)南黃極。稱(chēng)南黃極。春分點(diǎn)春分點(diǎn)：當(dāng)太陽(yáng)在黃道上從天球南：當(dāng)太陽(yáng)在黃道上從天球南半球向北半球運(yùn)行時(shí)，黃道與天半球向北半球運(yùn)行時(shí)，黃道與天球赤道的交點(diǎn)球赤道的交點(diǎn) 。在天文學(xué)和衛(wèi)星大地測(cè)量學(xué)中，在天文學(xué)和衛(wèi)星大地測(cè)量學(xué)中，春春分點(diǎn)和天球赤道面是建立參考系分點(diǎn)和天球

9、赤道面是建立參考系的重要基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)面。的重要基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)面。時(shí)間系統(tǒng)u世界時(shí)系統(tǒng)u恒星時(shí)STu平太陽(yáng)時(shí)u世界時(shí)UT0, UT1, UT2u力學(xué)時(shí)DTu太陽(yáng)系質(zhì)心力學(xué)時(shí)TDBu地球質(zhì)心力學(xué)時(shí)TDTu原子時(shí)u國(guó)際原子時(shí)IATu協(xié)調(diào)世界時(shí)UTCuGPST2.世界時(shí)系統(tǒng) 地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的，且比較均勻。最早建立的時(shí)間系統(tǒng)是以地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為基準(zhǔn)以地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為基準(zhǔn)的世界時(shí)系統(tǒng)的世界時(shí)系統(tǒng)。由于觀察地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)所選取的空間參考點(diǎn)不同，世界時(shí)系統(tǒng)包括恒星時(shí)、平太陽(yáng)時(shí)和世界時(shí)。 恒星時(shí)(Sidereal TimeST) 以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，由春分點(diǎn)的周日視運(yùn)動(dòng)所確定的時(shí)間稱(chēng)為恒星時(shí)。 春分點(diǎn)連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)

10、本地子午圈的時(shí)間間隔為一恒星日，含24個(gè)恒星小時(shí)。 恒星時(shí)以春分點(diǎn)通過(guò)本地子午圈時(shí)刻為起算原點(diǎn)，在數(shù)值上等于春分點(diǎn)相對(duì)于本地子午圈的時(shí)角，同一瞬間不同測(cè)站的恒星時(shí)不同，具有地方性，也稱(chēng)地方恒星時(shí)。周日視運(yùn)動(dòng)周日視運(yùn)動(dòng)u由于地球每天自西向東自轉(zhuǎn)一周，造成了太陽(yáng)每天早上從東方升起，晚上又從西方落下的自然現(xiàn)象。因?yàn)檫@種現(xiàn)象是地球自轉(zhuǎn)造成的人的視覺(jué)效果，所以天文學(xué)上把太陽(yáng)的這種運(yùn)動(dòng)叫做周日視運(yùn)動(dòng)周日視運(yùn)動(dòng)。u月亮的周日視運(yùn)動(dòng)周日視運(yùn)動(dòng)大家也很熟悉，所不同的是月亮每天升起的時(shí)間變化比較大，平均每天比前一天晚升起50分鐘u 像太陽(yáng)和月亮一樣，滿天的繁星也不是每天都固定在星空中某個(gè)地方不動(dòng)，它們也是每天都在

11、作周日視運(yùn)動(dòng)周日視運(yùn)動(dòng)，只不過(guò)很多人都沒(méi)有注意到恒星的這種運(yùn)動(dòng)罷了。 平太陽(yáng)時(shí)平太陽(yáng)時(shí)（Mean Solar TimeMTMean Solar TimeMT） 由于地球公轉(zhuǎn)的軌道為橢圓，根據(jù)天體運(yùn)動(dòng)的由于地球公轉(zhuǎn)的軌道為橢圓，根據(jù)天體運(yùn)動(dòng)的開(kāi)普勒定律開(kāi)普勒定律，可知太陽(yáng)的視運(yùn)動(dòng)速度是不均勻的，如果以真太陽(yáng)作為觀察可知太陽(yáng)的視運(yùn)動(dòng)速度是不均勻的，如果以真太陽(yáng)作為觀察地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的參考點(diǎn)，則不符合建立時(shí)間系統(tǒng)的基本要求地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的參考點(diǎn)，則不符合建立時(shí)間系統(tǒng)的基本要求。u假設(shè)一個(gè)參考點(diǎn)的視運(yùn)動(dòng)速度等于真太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)的平均速假設(shè)一個(gè)參考點(diǎn)的視運(yùn)動(dòng)速度等于真太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)的平均速度，且在天球赤道上作周

12、年視運(yùn)動(dòng)，這個(gè)假設(shè)的參考點(diǎn)在天度，且在天球赤道上作周年視運(yùn)動(dòng)，這個(gè)假設(shè)的參考點(diǎn)在天文學(xué)中稱(chēng)為平太陽(yáng)文學(xué)中稱(chēng)為平太陽(yáng)u平太陽(yáng)連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)本地子午圈的時(shí)間間隔為一平太陽(yáng)日，平太陽(yáng)連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)本地子午圈的時(shí)間間隔為一平太陽(yáng)日，包含包含2424個(gè)平太陽(yáng)時(shí)個(gè)平太陽(yáng)時(shí)u平太陽(yáng)時(shí)也具有地方性，常稱(chēng)為地方平太陽(yáng)時(shí)或地方平時(shí)平太陽(yáng)時(shí)也具有地方性，常稱(chēng)為地方平太陽(yáng)時(shí)或地方平時(shí)世界時(shí)與平太陽(yáng)時(shí)的時(shí)間尺度相同，起算點(diǎn)不同。世界時(shí)與平太陽(yáng)時(shí)的時(shí)間尺度相同，起算點(diǎn)不同。19561956年以前，秒被定義為一個(gè)平太陽(yáng)日的年以前，秒被定義為一個(gè)平太陽(yáng)日的1/864001/86400，是以地球自，是以地球自轉(zhuǎn)這一周期運(yùn)動(dòng)作為基礎(chǔ)

13、的時(shí)間尺度。轉(zhuǎn)這一周期運(yùn)動(dòng)作為基礎(chǔ)的時(shí)間尺度。由于自轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定性，在由于自轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定性，在UTUT中加入極移改正得中加入極移改正得UT1UT1。加入地球自轉(zhuǎn)角速度的季節(jié)改正得加入地球自轉(zhuǎn)角速度的季節(jié)改正得UT2UT2。雖然經(jīng)過(guò)改正，其中仍包含地球自轉(zhuǎn)角速度的長(zhǎng)期變化和不規(guī)則雖然經(jīng)過(guò)改正，其中仍包含地球自轉(zhuǎn)角速度的長(zhǎng)期變化和不規(guī)則變化的影響，世界時(shí)變化的影響，世界時(shí)UT2UT2不是一個(gè)嚴(yán)格均勻的時(shí)間系統(tǒng)。不是一個(gè)嚴(yán)格均勻的時(shí)間系統(tǒng)。在在GPSGPS測(cè)量中，主要用于天球坐標(biāo)系和地球坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換計(jì)測(cè)量中，主要用于天球坐標(biāo)系和地球坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換計(jì)算。算。世界時(shí)（世界時(shí)（Universal Tim

14、eUTUniversal TimeUT）以平子夜為零時(shí)起算的格林尼治平太陽(yáng)時(shí)稱(chēng)為世界時(shí)以平子夜為零時(shí)起算的格林尼治平太陽(yáng)時(shí)稱(chēng)為世界時(shí) 3.原子時(shí)（Atomic TimeAT）u物質(zhì)內(nèi)部的原子躍遷所輻射和吸收的電磁波頻率，具有很高的穩(wěn)定度和復(fù)現(xiàn)性，由此建立的原子時(shí)成為最理想的時(shí)間系統(tǒng)。u原子時(shí)秒長(zhǎng)的定義:位于海平面上的銫133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)，在零磁場(chǎng)中躍遷輻射震蕩9192631770周所持續(xù)的時(shí)間為一原子時(shí)秒。原子時(shí)秒為國(guó)際制秒（SI）的時(shí)間單位。u原子時(shí)的原點(diǎn)為AT=UT2-0.0039su不同的地方原子時(shí)之間存在差異，為此，國(guó)際上大約100座原子鐘，通過(guò)相互比對(duì)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理推算出統(tǒng)

15、一的原子時(shí)系統(tǒng)，稱(chēng)為國(guó)際原子時(shí)（International Atomic TimeIAT）u在衛(wèi)星測(cè)量中，原子時(shí)作為高精度的時(shí)間基準(zhǔn)，普遍用于精密測(cè)定衛(wèi)星信號(hào)的傳播時(shí)間。u在天文學(xué)中，天體的星歷是根據(jù)天體動(dòng)力學(xué)理論建立的運(yùn)動(dòng)方程而編算的，其中所采用的獨(dú)立變量是時(shí)間參數(shù)T，這個(gè)數(shù)學(xué)變量T定義為力學(xué)時(shí)。u根據(jù)描述運(yùn)動(dòng)方程所對(duì)應(yīng)的參考點(diǎn)不同，力學(xué)時(shí)分為：u太陽(yáng)系質(zhì)心力學(xué)時(shí)（Barycentric Dynamic TimeTDB）是相對(duì)于太陽(yáng)系質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)方程所采用的時(shí)間參數(shù)。u地球質(zhì)心力學(xué)時(shí)（Terrestrial Dynamic TimeTDT）是相對(duì)于地球質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)方程所采用的時(shí)間參數(shù)。u在GPS

16、定位中，地球質(zhì)心力學(xué)時(shí)，作為一種嚴(yán)格均勻的時(shí)間尺度和獨(dú)立的變量，被用于描述衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)。4.力學(xué)時(shí)（Dynamic TimeDT）uTDT的基本單位是國(guó)際制秒（SI），與原子時(shí)的尺度一致。u國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)（IAU）決定，1977年1月1日原子時(shí)（IAT）零時(shí)與地球質(zhì)心力學(xué)時(shí)的嚴(yán)格關(guān)系如下： TDT=IAT+32.184Su若以T表示地球質(zhì)心力學(xué)時(shí)TDT與世界時(shí)UT1之間的時(shí)差，則可得： T=TDT-UT1=IAT-UT1+32.184Su在進(jìn)行大地天文測(cè)量、天文導(dǎo)航和空間飛行器的跟蹤定位時(shí)，仍然需要以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的世界時(shí)。u但由于地球自轉(zhuǎn)速度有長(zhǎng)期變慢的趨勢(shì)，近20年，世界時(shí)每年比原子時(shí)慢約

17、1秒，且兩者之差逐年積累。u為避免發(fā)播的原子時(shí)與世界時(shí)之間產(chǎn)生過(guò)大偏差，從1972年采用了一種以原子時(shí)秒長(zhǎng)為基礎(chǔ)，在時(shí)刻上盡量接近于世界時(shí)的一種折衷時(shí)間系統(tǒng)，稱(chēng)為世界協(xié)調(diào)時(shí)或協(xié)調(diào)時(shí)。5.協(xié)調(diào)世界時(shí)(Coordinated universal TimeUTC)u采用潤(rùn)秒或跳秒的方法，使協(xié)調(diào)時(shí)與世界時(shí)的時(shí)刻相接近。u即當(dāng)協(xié)調(diào)時(shí)與世界時(shí)的時(shí)刻差超過(guò)0.9s時(shí)，便在協(xié)調(diào)時(shí)中引入一潤(rùn)秒(正或負(fù))。一般在12月31日或6月30日末加入，具體日期由國(guó)際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織（IERS）安排并通告。u協(xié)調(diào)時(shí)與國(guó)際原子時(shí)的關(guān)系定義為： IAT=UTC+1S nn為調(diào)整參數(shù)，由IERS發(fā)布。u為精密導(dǎo)航和測(cè)量需要，全球

18、定位系統(tǒng)建立了專(zhuān)用的時(shí)間系統(tǒng)，由GPS主控站的原子鐘控制。uGPS時(shí)屬于原子時(shí)系統(tǒng)，秒長(zhǎng)與原子時(shí)相同，但與國(guó)際原子時(shí)的原點(diǎn)不同，即GPST與IAT在任一瞬間均有一常量偏差。 IAT-GPST = 19suGPS時(shí)與協(xié)調(diào)時(shí)的時(shí)刻，規(guī)定在1980年1月6日0時(shí)一致，隨著時(shí)間的積累，兩者的差異將表現(xiàn)為秒的整數(shù)倍。uGPS時(shí)與協(xié)調(diào)時(shí)之間關(guān)系 GPST=UTC+ 1S n-19su到1987年，調(diào)整參數(shù)n為23，兩系統(tǒng)之差為4秒，到1992年調(diào)整參數(shù)為26，兩系統(tǒng)之差已達(dá)7秒。6. GPS時(shí)間系統(tǒng)（GPST）u時(shí)間系統(tǒng)及其關(guān)系時(shí)間傳遞u為了建立和維持TAI，需要把分布在世界各地的時(shí)間中心和時(shí)間實(shí)驗(yàn)室中的

19、兩百多臺(tái)原子鐘所確定的時(shí)間通過(guò)高精度的時(shí)間傳遞技術(shù)統(tǒng)一送往國(guó)際計(jì)量局BIPM，由BIPM采用特定的算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后生成TAI。u由BIPM建立和維持的UTC或者由各時(shí)間中心建立和維持的局部地區(qū)的UTC也需要通過(guò)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間傳遞方法傳遞給不同的用戶使用，使用戶在所需的精度范圍內(nèi)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間保持同步。u因此，時(shí)間傳遞無(wú)論是對(duì)于時(shí)間系統(tǒng)的建立和維持，還是對(duì)于時(shí)間系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用都具有主要作用。 時(shí)間傳遞時(shí)間傳遞 u短波無(wú)線電時(shí)號(hào) u長(zhǎng)波無(wú)線電時(shí)號(hào) u電視比對(duì) u搬運(yùn)鐘法 u利用衛(wèi)星進(jìn)行時(shí)間比對(duì) u電話和計(jì)算機(jī)授時(shí) u網(wǎng)絡(luò)時(shí)間戳服務(wù) 歷法歷法 u陰歷u陰陽(yáng)歷u陽(yáng)歷基本概念u所謂歷法，就是如何方便地協(xié)調(diào)年、

20、月、日這三種時(shí)間單位的方法，即安排年、月、日的法則。 u年是指回歸年（365.2422天），是季節(jié)變化的周期。 u月是指朔望月（29.5306天），是月相盈虧的周期。 u日是指太陽(yáng)日（嚴(yán)格說(shuō)是平太陽(yáng)日），是晝夜交替的周期。 u日是歷法的基本單位，必須保持完整，不被分割，因此歷年不同于回歸年，歷月不同于朔望月。 u歷法首先是為了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的。古人無(wú)法精確測(cè)量回歸年，只能采用觀象授時(shí)來(lái)預(yù)告農(nóng)事進(jìn)程，這里的授時(shí)是指定季節(jié)，觀象授時(shí)就是觀測(cè)自然現(xiàn)象來(lái)判斷農(nóng)事季節(jié)。u地象授時(shí)：野人無(wú)歷日、鳥(niǎo)啼知四時(shí)。春天聞布谷鳥(niǎo)叫，該是插秧的季節(jié)；秋天見(jiàn)野菊花，就該種麥子。u天象授時(shí)：觀測(cè)天空現(xiàn)象，來(lái)判斷農(nóng)事季節(jié)，有

21、斗柄授時(shí)、中星授時(shí)、晷影授時(shí)等。u歷法實(shí)際上就是觀象授時(shí)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。 歷法分類(lèi) u古代總是要同時(shí)考慮朔望月和回歸年這兩個(gè)天文周期。u因此，它有歷月和歷年兩個(gè)側(cè)面：根據(jù)朔望月安排歷月，又根據(jù)回歸年安排歷年?；貧w年和朔望月這兩個(gè)周期彼此不能通約。而天是整數(shù)。u因此，歷法一般分為三類(lèi)：太陰歷（陰歷）、太陽(yáng)歷（陽(yáng)歷）、陰陽(yáng)歷。 u側(cè)重協(xié)調(diào)朔望月和歷月關(guān)系的叫太陰歷，簡(jiǎn)稱(chēng)陰歷。u側(cè)重協(xié)調(diào)回歸年和歷年關(guān)系的就叫太陽(yáng)歷，簡(jiǎn)稱(chēng)陽(yáng)歷。u兼顧朔望月和回歸年、歷月和歷年的就叫陰陽(yáng)歷。 u比較起來(lái)，原始的歷法是陰歷，歷史上曾一度占優(yōu)勢(shì)的陰陽(yáng)歷，當(dāng)前世界上通行的是陽(yáng)歷。 u無(wú)論哪一類(lèi)歷法，都有一個(gè)協(xié)調(diào)歷日周期和天文周期

22、的關(guān)系問(wèn)題。原則上，歷月應(yīng)力求等于朔望月，歷年應(yīng)力求等于回歸年。但是由于朔望月和回歸年都不是完整的日數(shù)，能夠等于朔望月的只能是平均歷月，而不是每個(gè)歷月。等于回歸年的是平均歷年，而不是每個(gè)歷年。因此，歷月就須有大月和小月之分，歷年須有平年和閏年之別。u通過(guò)大月和小月、平年和閏年的適當(dāng)搭配和安排，使其平均歷月等于朔望月，平均歷年等于回歸年，這就是歷法的主要內(nèi)容。 陰歷 u陰歷的首要成分是歷月。按照朔望月的長(zhǎng)度來(lái)頂歷月：大月30日，小月29日，通過(guò)大小月的適當(dāng)安排，使其平均歷月接近朔望月。因此，陰歷歷日的輪轉(zhuǎn)體現(xiàn)月相的變化，晦朔弦望都在一定的日期出現(xiàn)。u陰歷其次才參考回歸年的長(zhǎng)度來(lái)低能它的歷年。12

23、個(gè)朔望月相加，最接近回歸年。所以，陰歷以12個(gè)歷月的累積為它的歷年。陰歷是從歷月派生出來(lái)的，并非獨(dú)立的計(jì)時(shí)單位。 u陰歷的基本原則：u平均歷月=朔望月u平均歷年=朔望月*12u陰歷的優(yōu)點(diǎn)是：它的每一日都代表一定的日期。它的缺陷是：12個(gè)朔望月的總天數(shù)為29.5306*12=354.3672天，比回歸年短10.8750天。因此，陰歷的月序就沒(méi)有季節(jié)意義。只需經(jīng)過(guò)17年，陰歷日期同季節(jié)邊發(fā)生了倒置，譬如，某年新年在瑞雪紛飛中到來(lái)，那么17年之后便要揮扇過(guò)年了。使用這樣的歷法，自然不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要?；貧v u回歷是根據(jù)朔望月的日數(shù)定它的歷月：大約30日，小月29日。全年12個(gè)歷月中，逢單為大約，

24、逢雙為小月。平均歷月為29.5天，平均歷年長(zhǎng)度為354天。由于其平均歷月比朔望月短0.0306日（44min3s），這個(gè)差值經(jīng)過(guò)360個(gè)歷月（即30年）后，積滿11日，所以回歷每30年中要安插11個(gè)閏年。每逢閏年，把當(dāng)年的12月由小月改為大月，這一年便是355日。經(jīng)過(guò)這樣的調(diào)整，回歷的平均歷月十分接近朔望月。 u回歷是月光初見(jiàn)來(lái)定每月初一。這一點(diǎn)不同我國(guó)的舊歷。我國(guó)舊歷是以日月合朔為每月初一。所謂月光初見(jiàn)，就是合朔之后第一次黃昏時(shí)見(jiàn)到的峨眉月。u回歷平年為354日，30年11閏，平均歷年為354.3666日，要比回歸年短10.8756日。二者之比約為32：33.大體上說(shuō)，在32個(gè)陽(yáng)歷年期間，回

25、歷要多出一個(gè)歷年。 陰陽(yáng)歷 u陰陽(yáng)歷是陰歷向陽(yáng)歷發(fā)展的一種過(guò)渡性歷法，是三類(lèi)歷法中最為復(fù)雜的一類(lèi)。它試圖同時(shí)協(xié)調(diào)朔望月和歷元、回歸年和歷年之間的關(guān)系：既要維持一月中的晦朔弦望，又要照顧一年中的春夏秋冬，同時(shí)兼顧陰歷和陽(yáng)歷。但是，要完全做到這一點(diǎn)是不可能的，一般它側(cè)重的是陰歷成分。因此，陰陽(yáng)歷可以說(shuō)是一種特殊的陰歷，是一種改進(jìn)了的陰歷。 u陰陽(yáng)歷的陰歷成分體現(xiàn)在它的歷月是按月相循環(huán)，以朔望月為標(biāo)準(zhǔn)安排大月和小月，與陰歷完全相同。其陽(yáng)歷成分表現(xiàn)在它是以回歸年所相當(dāng)?shù)乃吠聰?shù)為標(biāo)準(zhǔn)（1回歸年=12.3683朔望月），安排平年和閏年。閏年時(shí)設(shè)置閏月，使其平均歷年接近回歸年。 u陰歷的平均歷年為354.

26、3672日，比回歸年要短10.8750日。為了控制這個(gè)差值，不使其增大，待差值累計(jì)滿一個(gè)歷月時(shí)，陰陽(yáng)歷便在當(dāng)年補(bǔ)上這個(gè)額外的一月，稱(chēng)為閏月。有閏月的年就稱(chēng)為閏年。閏年有13個(gè)歷月，計(jì)384/383日。在總年數(shù)中，閏年數(shù)站36.83%。19個(gè)回歸年的日數(shù)與235個(gè)朔望月的日數(shù)近乎相等。因此，19個(gè)陰歷年中，安插有7個(gè)閏月，便使陰陽(yáng)歷的平均歷年接近回歸年，這就是我國(guó)最早應(yīng)用的“十九年七閏法”。 u陰陽(yáng)歷的基本原則為：u平均歷月=朔望月u平均歷年=12.3683朔望月=回歸年u通過(guò)閏月安排，陰陽(yáng)歷的歷月同季節(jié)的關(guān)系變化，一般不會(huì)超過(guò)1個(gè)月。 中國(guó)舊歷 u我國(guó)的傳統(tǒng)歷法，一般稱(chēng)為夏歷或者農(nóng)歷。所謂夏歷

27、，是因?yàn)樗远了诘臍v月為十一月，這一點(diǎn)同先秦時(shí)代的夏歷相同。當(dāng)它并非是先秦是時(shí)代的夏歷，更不是傳說(shuō)中的夏朝的歷法。所謂農(nóng)歷，是指我國(guó)廣大農(nóng)民長(zhǎng)期根據(jù)它所附載的二十四氣安排農(nóng)事進(jìn)程。其實(shí)，二十四氣不屬陰陽(yáng)歷范疇，它本身是以匯總特殊形式的陽(yáng)歷。真正的農(nóng)歷應(yīng)該是陽(yáng)歷，而不是陰陽(yáng)歷。 u我國(guó)的傳統(tǒng)歷法具有陰陽(yáng)歷的特點(diǎn)：按照朔望月安排大月和小月，力求使平均歷月等于朔望月；又根據(jù)回歸年所相當(dāng)?shù)乃吠聰?shù)安排平年和閏年，力求使平均歷年等于回歸年。同時(shí)，我國(guó)的傳統(tǒng)歷法還有與眾不同的特點(diǎn)： u我國(guó)傳統(tǒng)歷法子秦漢以來(lái)，一直是陰陽(yáng)歷和二十四氣并行。陰陽(yáng)歷本身用于一般記事，二十四氣用來(lái)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。 u我國(guó)傳統(tǒng)歷法

28、對(duì)于日序和月序的編排，以及大月和小月、平年和閏年，不像一般歷法采用長(zhǎng)期安排的方法，而是強(qiáng)調(diào)逐年逐月推算，因而更加縝密和合理。 u我國(guó)傳統(tǒng)歷法還采用一套獨(dú)特的紀(jì)時(shí)制度-干支。 u二十四氣按照太陽(yáng)黃經(jīng)劃分，子春分點(diǎn)起，每隔黃經(jīng)15為以氣，順序?yàn)榇悍?、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、立春、雨水、驚蟄。是古人參照天文季節(jié)、氣候物象以及農(nóng)事意義而擬定的。二十四氣又分為節(jié)氣和中氣。我國(guó)傳統(tǒng)歷法以十二節(jié)氣把回歸年分成十二個(gè)節(jié)月，每個(gè)節(jié)月各有一個(gè)節(jié)氣和一個(gè)中氣，節(jié)氣是節(jié)月的起點(diǎn)，中氣是節(jié)月的中點(diǎn)。u二十四氣與太陽(yáng)黃經(jīng)嚴(yán)格對(duì)

29、應(yīng)，純屬陽(yáng)歷范疇，是陽(yáng)歷的一種特殊形式。因此，我國(guó)傳統(tǒng)歷法，實(shí)質(zhì)上是陰陽(yáng)歷與陽(yáng)歷的合歷，稱(chēng)為陰陽(yáng)合歷。 u干支即為主干和分支，二者是相互依存和配合的整體。我國(guó)古時(shí)以天為主，一地為輔：天同干相關(guān)聯(lián)，叫做天干；地同支相聯(lián)系，稱(chēng)為地支。兩者合稱(chēng)為天干地支，簡(jiǎn)稱(chēng)干支。天干共十個(gè)：甲乙丙丁戊己庚辛壬癸；地支有十二個(gè)：子丑寅卯辰巳午未申酉戍亥。天干和地支循環(huán)搭配，以60為一周，周而復(fù)始，用于紀(jì)年、紀(jì)月、紀(jì)日和紀(jì)辰。 陽(yáng)歷 u現(xiàn)在世界上通行的公歷是一種陽(yáng)歷。陽(yáng)歷的首要成分是歷年。它是按照回歸年長(zhǎng)度設(shè)計(jì)的：平年為365日，被舍去的尾數(shù)為0.2422日，積4年后滿1日，置上一個(gè)366日的閏年，使其平均歷年接近或

30、者等于回歸年。u陽(yáng)歷其次是參考朔望月的長(zhǎng)度，把1年分為12個(gè)歷月。平均歷月為30.4368日。因此，大月為31日，小月為30日。大月數(shù)占43.68%，小月數(shù)占56.32%。 u陽(yáng)歷的基本原則為u平均歷年=回歸年u平均歷月=回歸年/12u陽(yáng)歷歷日的輪轉(zhuǎn)體現(xiàn)太陽(yáng)的周年運(yùn)動(dòng)和季節(jié)的輪回。因此，每一歷日都有大致不變的太陽(yáng)黃經(jīng)和相當(dāng)確切的季節(jié)含義。 從儒略歷到格里歷 u現(xiàn)行的陽(yáng)歷前身稱(chēng)為儒略歷，是儒略.凱撒于公元前46年仿照古埃及歷法制定的。它定365日為一年，每4年1閏，平年365日，閏年366日，平均歷年為365.25日。u在制定歷月方面，儒略歷使用均勻，6個(gè)大月和6個(gè)小月，大小月相間：逢單為大，逢

31、雙為小。超出的1日從二月扣去，使其成為一個(gè)特殊小月（29日），閏年時(shí)才改為30日。 u儒略.凱撒于次年（公元前45年）遇刺身亡，其臣僚們?yōu)榧o(jì)念他制定新歷法的功績(jī)，決定將凱撒出生的月份（七月）改稱(chēng)為儒略月(July)。但是凱撒死后，原定每隔3年一閏，被誤解為每3年1閏。這就使得儒略歷每12年就多置一閏。從公元前45年至公元前9年的36年中，造成了3日的誤差。為了糾正這個(gè)誤差，奧古斯特大帝下令：自公元前9年到公元3年，不安排任何閏年。自公元4年起，實(shí)行4年1閏。在公元前27年，奧古斯特把自己的生日八月冠上自己的名字，即奧古斯特月（August），并將8月改為大月。同時(shí)將9月以后改成逢單為小月，逢雙為大月。額外超出的1日，又從二月扣除，這樣二月平年為28日，閏年為