第二章 時間及歷法

§2.6時間計量系統(tǒng)

時間是建立在物質的運動和變化的基礎上的，時間和空間都是物質存在的基本形式，物質的運動與變化永遠是在時間和空間中進行的。脫離了物質，脫離了物質的運動和變化，時間和空間都將是毫無意義的。時間是什么？時間的計量1、建立時間系統(tǒng)的目的：判別和排列事件發(fā)生的先后順序和運動的快慢。2、時間計量包含：既有差別又有聯(lián)系的兩個內容

時刻：事物運動中，某一狀態(tài)發(fā)生的瞬間。

間隔：事物某一運動過程所經(jīng)歷的時間。3、基本原則：選擇某一運動規(guī)律已掌握，運動狀態(tài)可觀測到的具體事物。選取該事物的某一運動過程為時間的基本單位。選取該事物的某一運動狀態(tài)為時間計量的起算點。

一、恒星時：

定義：以春分點的周日視運動為依據(jù)建立的時間系統(tǒng)。

時間單位：恒星日—春分點連續(xù)兩次上中天的時間間隔。

起始點：上中天

恒星時在數(shù)值上等于春分點的時角。

S=tr=α+t由于春分點在天球上無標志，春分點的時角是通過測定恒星的時角（t）導出。

當任一恒星上中天時，其

t=0；即S=α

二、真太陽時(m⊙)定義：以太陽視圓面中心的周日視運動為依據(jù)建立的時間系統(tǒng)。時間單位：真太陽日—真太陽連續(xù)兩次下中天的時間間隔。起始點：下中天

真太陽時

以真太陽的時角度量：m⊙＝t⊙＋12h=t+12h1、真太陽時比恒星時每日約長4分鐘太陽在周日視運動的同時，又以逆時針方向做周年視運動，每日在黃道上自西向東約運行1度，因此真太陽時比恒星時約長4分鐘。恒星時比太陽時每年快一天。m⊙

≈s＋3m56s太陽時和恒星時2、真太陽時的缺陷（1）太陽在黃道上的運動不均勻。（地球公轉軌道為橢圓）（2）即使太陽在黃道上運動均勻，由于黃赤交角的存在，投影在赤道上的太陽時角變化也不均勻。三、平太陽時1.平太陽：引入的一個假想?yún)⒖键c。在黃道上建立第一個輔助點：在黃道上均勻運動，其速度等于真太陽的平均速度，并與真太陽同時過近日點和遠日點。在赤道上建立第二個輔助點：在赤道上勻速運動，其速度等于真太陽的平均速度，與第一輔助點同時過春分點和秋分點。第二個輔助點為在赤道上做勻速運動的平太陽。2、平太陽時：定義：以平太陽的周日視運動為依據(jù)建立的時間系統(tǒng)。時間單位：平太陽日—平太陽連續(xù)兩次上中天的時間間隔。起始點：下中天。平太陽時以平太陽的時角度量。m=tm+12h§2.7地方時、世界時、區(qū)時計量系統(tǒng)的地方性

恒星時、真太陽時、平太陽時是以春分點、真太陽、平太陽為參考點，以過當?shù)刈游缛Φ臅r刻為起算點，以時角量度。對于觀測者，只要位于不同的地理經(jīng)圈，就對應不同的天子午圈，因此，參考點過的天子午圈不同，所得時刻也不同。1、地方時定義：以本地子午面為起算平面，根據(jù)任意天體即時所確定的時間。（s、m⊙、m）地方時與地方經(jīng)度的關系：在同一計時系統(tǒng)內，任意兩地同一瞬間測得的地方時之差，在數(shù)值上等于這兩地的地方經(jīng)度之差,也是觀測同一天體的時角之差。mA–mB=λA-λB=tA–tB

2、區(qū)時與世界時

區(qū)時：把全球分成24個時區(qū)，每區(qū)跨經(jīng)度15

°，各區(qū)把中央經(jīng)線的地方平時作為本區(qū)統(tǒng)一使用的標準時。這樣的區(qū)域稱為時區(qū)；這樣的時間稱為區(qū)時。其中0°經(jīng)線所在的時區(qū)稱0時區(qū)；東經(jīng)半球的時區(qū)稱東時區(qū)，也可用符號"+"表示；西經(jīng)半球的時區(qū)稱為西時區(qū)，也可用符號"-"表示；東12區(qū)和西12區(qū)都是半個時區(qū)，它們合成一個完整的時區(qū)，稱東西12區(qū)，或就稱12區(qū)。(Th)為平時系統(tǒng)(λN=±N×15°)N=1-12我國統(tǒng)一采用北京所在的東八時區(qū)的區(qū)時，即東經(jīng)120°經(jīng)線的地方時為“北京時間”。需注意的是，北京時間是區(qū)時，不是北京地方平時，二者相差約14.5分鐘。北京區(qū)時=UT+8小時

世界時：零時區(qū)的區(qū)時，即格林威治地方平時，特稱為世界時（λ=0h）

時間丟失之迷

1519年9月20日，麥哲倫率領5只船共265人從西班牙塞維利亞城出發(fā)向西遠航，歷時近三年，環(huán)球一周，到1522年9月6日，僅剩的一只船回到塞維利亞，結果發(fā)現(xiàn)他們比岸上人少做了一個禮拜，查航海日志中所記載的星期天比岸上少了一個，但船上是根據(jù)日出日落或天明天暗記載日期的，肯定沒有錯。這少過了一個星期天是怎么回事，向西航行的航海家們?yōu)槭裁础皝G失”了1天？直到后來，人們才知道，相對地球來說太陽是不動的，地球自轉是由西向東旋轉的，正是由于地球的旋轉，造成了地球上任何一個固定點每日24h的時間循環(huán)，這"24h"只適用于對于地球來說"不動"或小范圍運動的對象，而對于在地球東西方向上做長距離運動的人來說，一天不再是24h，卻是要長于或短于24h。3、國際日期變更線——日界線上述故事中，航海家由東向西航行，而地球不停地由西向東旋轉著，他們就好象一直不停地追逐著下沉的太陽。因此夜晚總是比頭一天遲一點來臨，這就等于說延長了船上白晝的時間，也就是說連續(xù)兩次太陽升到上中天的時間要比地球自轉一周的時間長一點。據(jù)計算，在他們船上，每天比24小時長2分鐘左右。這2分鐘與24小時比是太短了，況且在當時，他們船上還沒有準確的鐘表，每天多2分鐘根本察覺不出來。然而他們在船上航行了3年多，積少成多，3年竟湊成1整天！那奇怪的1天就這樣悄悄地從他們身邊溜走了。

如果他們繼續(xù)航行，環(huán)球一周，又會少了一天，環(huán)球兩周，就會少兩天；相反，如果他們東航行，環(huán)球一周，就會多一天，環(huán)球兩周，就會多兩天。日界線：太平洋中經(jīng)度180°線（避開陸地與島嶼畫出的一條國際日期變更線）。

為了統(tǒng)一全球的日期，國際上規(guī)定，在太平洋中以180°經(jīng)線為準，避開陸地和島嶼畫一條國際日期變更線，叫做日界線。日界線東西兩側是東12時區(qū)與西12時區(qū)重合的區(qū)域，時分秒相同，但日期相差一天。由西向東每過一個時區(qū)，就要增加一個小時。在南太平洋上,有三個島嶼：湯加塔布島,瓦鳥群島和查塔姆群島.這三個島嶼散落在西經(jīng)175°附近,如果國際日期變更線沿著180°經(jīng)線直劃下去,這三個島嶼將是世界上最后迎接新世紀曙光的地方.為了避免一個國家分屬兩個半球帶來時間的混亂,把這三個群島都劃入東半球,歸入東經(jīng)180°,這樣,湯加和新西蘭的一些島嶼上的國民最先敲響每年的新年鐘聲.從日界線以東往西走，越過日界線，即從西十二區(qū)進入東十二區(qū)，日期增加一天，時間不變，如果自日界線以西往東走，越過日界線，即從東十二區(qū)進入西十二區(qū)，日期減一天。假如一個產(chǎn)婦坐飛機，恰巧在飛越日界線前后出生了一對雙胞胎，飛機在東十二區(qū)上空出生了第一個嬰兒，飛機飛越日界線，進入西十二區(qū)上空之后，又出了一個嬰兒，那么這兩個嬰兒的出生日期相差一天，后出生的嬰兒，應當是弟弟（或妹妹），但生日日期卻早一天，按生日日期來論，反而成為哥哥（或姐姐）?！?.8現(xiàn)代時間服務

時間計量工作可以概括為：

測時、守時和授時三項內容測時：測定恒星的瞬時位置，經(jīng)過歸算獲得準確時刻（圭表、日晷、中星儀、等高儀）守時：用守時工具把所測時間持續(xù)下去（滴漏、沙漏、計時香、天文鐘、石英鐘、原子鐘）授時：（時間服務、播時）

把測得的時間用各種手段播報出去（鳴鑼擊鼓、無線電報時、電視系統(tǒng)授時）§2.9歷法一、制歷的基本原則：

1、歷法：推算年、月、日的時間長度，協(xié)調它們的關系，制定一定的時間序列法則。

年：以地球公轉為依據(jù)、四季變化的周期。1回歸年＝365.2422平日

月：以月球公轉為依據(jù)、月相變化的周期。1朔望月＝29.5306平日

日：以地球自轉為依據(jù)、晝夜交替的周期。

這是三種完全獨立的運動，沒有簡單的通約關系，日是基本單位不能分割，這種整日數(shù)的年和月為歷年、歷月。2、歷法的制定原則（1）盡可能準確反映天文客觀規(guī)律的歷法，才能正確的反映天象和四季變化。（2）日歷要簡單、明了、易記。寧可犧牲精度以滿足簡單。（3）有通用性，能為廣大地區(qū)所接受。3、主要有三種類型（1）太陰歷：（回歷）以朔望月為基本單位。（2）太陽歷：（公歷）以回歸年為基本單位。（3）陰陽歷：（農歷）以朔望月計月，以回歸年計年，二者兼顧。二、太陰歷（回歷）

定義：以朔望月為基礎，朔望月=29.5306日

規(guī)定：每年12個月，大月30天、小月29天，平均29.5天。

12個太陰月：29.5×12＝354日

12個朔望月：29.5306×12＝354.36708日

一年相差8小時48分36秒

置閏：為保證每年的年初與月初都為殘月，30年加11個閏日。置閏：30年11閏

太陰歷年長：

35411/30=354.3666日

12個朔望月：29.5306×12＝354.36708日30年的歷年長：354×30＋11＝10631日30年朔望月長：29.5306×12×30＝10631.0124日30年共差17m1s，一年差41s.5在30年的第2、5、7、10、13、16、18、21、24、26、29年為閏年，閏日加在閏年的最后一天。

（可保證朔在月初和年首）

優(yōu)點：日期與月相吻合的較好

缺點：歷年長35411／30＝354.3666日與回歸年365.2422比，一年就相差11日左右，3年就要短1個月，約17年就會出現(xiàn)月序與季節(jié)倒置的現(xiàn)象。因此，歲首逐年提前，與季節(jié)完全脫節(jié)。目前只有少數(shù)伊斯蘭國家和地區(qū)在宗教節(jié)日上使用。三、太陽歷（公歷）起源于古埃及

現(xiàn)公歷（格里高利歷）的前身是儒略歷：是羅馬的儒略.凱撒于公元前46年仿照古埃及歷法制定的。

儒略歷

定義：以回歸年為基礎,回歸年=365.2422日

規(guī)定：每年12個月，大月31天（單）、小月30天（雙）、2月（處決人犯的月份）平年29天。

置閏：每隔三年一閏，閏年366天，加在2月。

平均歷年長：3651／4＝365.25日

回歸年長：365.2422日400年差3天。

年首：每年冬至后第十天。儒略.凱撒于公元前45年逝世，掌權的僧侶把“每隔三年一閏”誤解為“每三年一閏”。這樣在短短的33年，就多了3個閏年。公元前8年奧古斯都對歷法又一次改革

1、從公元前8年到公元3年不再閏年，把多閏的3年扣回。

2、將他出生的8月改成大月，有1、3、5、7、8、10、12為大月（31天），4、6、9、11月為小月（30天），平年2月28天。公元1582年：測得太陽3月11日過春分點比規(guī)定的3月21日提早10天，歷日與天象不符，必對歷法進行修正。格里歷：羅馬教皇格里高利十三世對歷法又作了一次重大改革，定形為今天的公歷。1、規(guī)定：1582年10月4日的第二天為10月15日。2、改為400年97閏：凡是年數(shù)可被四整除的為閏年，世紀年要被400整除才是閏年。

格里歷平均歷年長：36597／400＝365.2425

回歸年長：

365.2422

25s.9／1年；2h52m48s／400年3300年才差一天

優(yōu)點：與季節(jié)相吻合

缺點：月只是一個過渡單位，與月相無關。我國1912年采用格里歷，但不用其紀年，直到解放后才采用。四、陰陽歷：（農歷）歷月長：大月30天、小月29天，大小月不固定，依實際天象推算。歷年長：使其平均歷年長與回歸年長盡量一致。置閏：19年加7個閏月平年

12個月354或355天。

閏年

13個月383或384天。

19年7閏：19個回歸年長：365.2422×19＝6939.601819個歷年長：29.5306×（19×12＋7）＝6939.6886519年相差2h05m04s

閏月大致在第3、6、9、11、14、17、19年。4、二十四節(jié)氣

農歷中表示太陽位置的特殊方法,中國獨有的。

每一節(jié)氣太陽黃經(jīng)均勻增加15度，但時間間隔不同。節(jié)氣中氣節(jié)氣中氣立春3150雨水3300驚蟄345