第二章 时间与历法

1、 2.6 时间计量系统时间计量系统 时间是建立在物质的运动和变化的基础时间是建立在物质的运动和变化的基础上的，时间和空间都是物质存在的基本形上的，时间和空间都是物质存在的基本形式，物质的运动与变化永远是在时间和空式，物质的运动与变化永远是在时间和空间中进行的。脱离了物质，脱离了物质的间中进行的。脱离了物质，脱离了物质的运动和变化，时间和空间都将是毫无意义运动和变化，时间和空间都将是毫无意义的。的。时间是什么？ 时间的计量 1 1、建立时间系统的目的：、建立时间系统的目的： 判别和排列判别和排列事件事件发生的先后顺序和运动的快慢。发生的先后顺序和运动的快慢。2 2、时间计量包含：、时间计量包含：

2、既有差别又有联系的两个内容既有差别又有联系的两个内容 时刻时刻：事物运动中，某一状态发生的瞬间。：事物运动中，某一状态发生的瞬间。 间隔间隔：事物某一运动过程所经历的时间。：事物某一运动过程所经历的时间。3 3、基本原则：、基本原则： 选择某一运动规律已掌握，运动状态可观测到的选择某一运动规律已掌握，运动状态可观测到的具体具体事物事物。 选取该事物的某一运动过程为时间的选取该事物的某一运动过程为时间的基本单位。基本单位。 选取该事物的某一运动状态为时间计量的选取该事物的某一运动状态为时间计量的起算点起算点。 一、恒星时：一、恒星时： 定义定义：以：以春分点春分点的周日视运动为依据建立的时间系统

3、。的周日视运动为依据建立的时间系统。 时间单位时间单位：恒星日恒星日春分点连续两次上中天的时间间隔。春分点连续两次上中天的时间间隔。 起始点起始点：上中天上中天 恒星时在数值上恒星时在数值上 等于等于春分点的时角春分点的时角。 S = tS = tr r = + t= + t由于春分点在天球上无标志，由于春分点在天球上无标志，春分点的时角是通过测定恒星春分点的时角是通过测定恒星的时角（的时角（t t）导出。）导出。 当任一恒星上中天时，其当任一恒星上中天时，其 t t = 0= 0；即；即 S =S = 二、真太阳时二、真太阳时(m m)定义定义：以：以太阳视圆面中心太阳视圆面中心的周日视运动

4、为依据建立的的周日视运动为依据建立的时间系统。时间系统。时间单位时间单位：真太阳日真太阳日真太阳连续两次下中天的时间真太阳连续两次下中天的时间间隔。间隔。起始点起始点：下中天下中天 真太阳时真太阳时 以真太阳的时角度量：以真太阳的时角度量： m m t t1212h h= = t t + 12 + 12h h1 1、真太阳时真太阳时比比恒星时恒星时每日约长每日约长4 4分钟分钟 太阳在周日视运动的同时，又以逆时针方太阳在周日视运动的同时，又以逆时针方向做周年视运动，每日在黄道上自西向东约运向做周年视运动，每日在黄道上自西向东约运行行1 1度，因此真太阳时比恒星时约长度，因此真太阳时比恒星时约长

5、4 4分钟。分钟。恒星时比太阳时每年快一天恒星时比太阳时每年快一天 。m m s s 3 3m m5656s s太阳时和太阳时和恒星时恒星时2 2、真太阳时的缺陷、真太阳时的缺陷（1 1）太阳在黄道上的运动不均匀。）太阳在黄道上的运动不均匀。 （地球公转轨道为椭圆）（地球公转轨道为椭圆）（2 2）即使太阳在黄道上运动均匀，由于黄赤交角的存）即使太阳在黄道上运动均匀，由于黄赤交角的存在，投影在赤道上的太阳时角变化也不均匀。在，投影在赤道上的太阳时角变化也不均匀。三、平太阳时三、平太阳时1.1.平太阳：平太阳： 引入的一个假想参考点。引入的一个假想参考点。在黄道上建立在黄道上建立第一个辅助点第一个

6、辅助点： 在黄道上均匀运动，其速度等于真太阳的平均速在黄道上均匀运动，其速度等于真太阳的平均速度，并与真太阳同时过近日点和远日点。度，并与真太阳同时过近日点和远日点。在赤道上建立在赤道上建立第二个辅助点第二个辅助点： 在赤道上匀速运动，其速度等于真太阳的平均速在赤道上匀速运动，其速度等于真太阳的平均速度，与第一辅助点同时过春分点和秋分点。度，与第一辅助点同时过春分点和秋分点。第二个辅助点第二个辅助点为在赤道上做匀速运动的为在赤道上做匀速运动的平太阳平太阳。2 2、平太阳时：、平太阳时：定义定义：以：以平太阳平太阳的周日视运动为依据建立的的周日视运动为依据建立的时间系统。时间系统。时间单位时间单

7、位：平太阳日平太阳日平太阳连续两次上中平太阳连续两次上中天的时间间隔。天的时间间隔。起始点：起始点：下中天下中天。平太阳时以平太阳的时角度量。平太阳时以平太阳的时角度量。 m = tm = tm m+12+12h h2.7 2.7 地方时、世界时、区时地方时、世界时、区时计量系统的地方性计量系统的地方性 恒星时、真太阳时、平太阳时是以春分恒星时、真太阳时、平太阳时是以春分点、真太阳、平太阳为参考点，以过当地点、真太阳、平太阳为参考点，以过当地子午圈的时刻为起算点，以时角量度。子午圈的时刻为起算点，以时角量度。 对于观测者，只要位于不同的地理经对于观测者，只要位于不同的地理经圈，就对应不同的天子

8、午圈，因此，参考圈，就对应不同的天子午圈，因此，参考点过的天子午圈不同，所得时刻也不同。点过的天子午圈不同，所得时刻也不同。 1 1、地方时、地方时 定义：定义： 以以本地子午面本地子午面为起算平面，根据任意天体即时为起算平面，根据任意天体即时所确定的时间。（所确定的时间。（s s、m m、m m） 地方时与地方经度的关系：地方时与地方经度的关系： 在在同一计时系统同一计时系统内，任意两地内，任意两地同一瞬间同一瞬间测得的测得的地方时之差，在数值上等于这两地的地方经度之差地方时之差，在数值上等于这两地的地方经度之差, ,也是观测同一天体的时角之差。也是观测同一天体的时角之差。 m mA A m

9、 mB B = = A A - -B B = t = tA A t tB B 2 2、区时与世界时、区时与世界时 区时区时：把全球分成把全球分成2424个时区，每区跨经度个时区，每区跨经度1515 ，各区把，各区把中央经线中央经线的地方平时作为本区统一使用的标准时。这样的地方平时作为本区统一使用的标准时。这样的区域称为时区的区域称为时区 ；这样的时间称为区时。；这样的时间称为区时。其中其中0经线所在的时区称经线所在的时区称0时区；时区；东经半球的时区称东时区，也可东经半球的时区称东时区，也可用符号用符号+表示；西经半球的时表示；西经半球的时区称为西时区，也可用符号区称为西时区，也可用符号-表表

10、示；东示；东12区和西区和西12区都是半个时区都是半个时区，它们合成一个完整的时区，区，它们合成一个完整的时区，称东西称东西12区，或就称区，或就称12区。区。 (Th)为平时系统为平时系统(N = N15) N= 1-12n我国统一采用北京所在的东八时区的区时，我国统一采用北京所在的东八时区的区时， 即东即东经经120经线的地方时为经线的地方时为“北京时间北京时间”。需注意。需注意的是，北京时间是区时，不是北京地方平时，二的是，北京时间是区时，不是北京地方平时，二者相差约者相差约14.5分钟。分钟。 北京区时北京区时= UT + 8小时小时 世界时：世界时：零时区的区时，即格林威治地方平时，

11、特零时区的区时，即格林威治地方平时，特称为世界时（称为世界时（= 0= 0h h ） 时间丢失之迷时间丢失之迷 1519年年9月月20日，麦哲伦率领日，麦哲伦率领5只船共只船共265人从西人从西班牙塞维利亚城出发向西远航，历时近三年，环球一周，到班牙塞维利亚城出发向西远航，历时近三年，环球一周，到1522年年9月月6日，仅剩的一只船回到塞维利亚，结果发现他们比岸上人日，仅剩的一只船回到塞维利亚，结果发现他们比岸上人少做了一个礼拜，查航海日志中所记载的星期天比岸上少了一个，少做了一个礼拜，查航海日志中所记载的星期天比岸上少了一个，但船上是根据日出日落或天明天暗记载日期的，肯定没有错。这但船上是根

12、据日出日落或天明天暗记载日期的，肯定没有错。这少过了一个星期天是怎么回事，向西航行的航海家们为什么少过了一个星期天是怎么回事，向西航行的航海家们为什么“丢丢失失”了了1天？天？ 直到后来，人们才知道，相对地球来说太阳是不动的，地球自直到后来，人们才知道，相对地球来说太阳是不动的，地球自转是由西向东旋转的，正是由于地球的旋转，造成了地球上任何转是由西向东旋转的，正是由于地球的旋转，造成了地球上任何一个固定点每日一个固定点每日24h的时间循环，这的时间循环，这24h只适用于对于地球来说只适用于对于地球来说不动不动或小范围运动的对象，而对于在地球东西方向上做长距离运或小范围运动的对象，而对于在地球东

13、西方向上做长距离运动的人来说，一天不再是动的人来说，一天不再是24h，却是要长于或短于，却是要长于或短于24h。3、国际日期变更线、国际日期变更线日界线日界线n上述故事中，航海家由东向西航行，而地球不停地由西向上述故事中，航海家由东向西航行，而地球不停地由西向东旋转着，他们就好象一直不停地追逐着下沉的太阳。因东旋转着，他们就好象一直不停地追逐着下沉的太阳。因此夜晚总是比头一天迟一点来临，这就等于说延长了船上此夜晚总是比头一天迟一点来临，这就等于说延长了船上白昼的时间，也就是说连续两次太阳升到上中天的时间要白昼的时间，也就是说连续两次太阳升到上中天的时间要比地球自转一周的时间长一点。据计算，在他

14、们船上，每比地球自转一周的时间长一点。据计算，在他们船上，每天比天比24小时长小时长2分钟左右。这分钟左右。这2分钟与分钟与24小时比是太短了，小时比是太短了，况且在当时，他们船上还没有准确的钟表，每天多况且在当时，他们船上还没有准确的钟表，每天多2分钟根分钟根本察觉不出来。然而他们在船上航行了本察觉不出来。然而他们在船上航行了3年多，积少成多，年多，积少成多，3年竟凑成年竟凑成1整天！那奇怪的整天！那奇怪的1天就这样悄悄地从他们身边溜天就这样悄悄地从他们身边溜走了。走了。n 如果他们继续航行，环球一周，又会少了一天，环球两如果他们继续航行，环球一周，又会少了一天，环球两周，就会少两天；相反，

15、如果他们东航行，环球一周，就周，就会少两天；相反，如果他们东航行，环球一周，就会多一天，环球两周，就会多两天。会多一天，环球两周，就会多两天。 日界线：太平洋中经度日界线：太平洋中经度180180线（避开陆线（避开陆地与岛屿画出的一条国际日期变更线）。地与岛屿画出的一条国际日期变更线）。 为了统一全球的日期，国际上规定，在太平洋中以为了统一全球的日期，国际上规定，在太平洋中以180180经线为准，避开陆地和岛屿画一条国际日期变更线，经线为准，避开陆地和岛屿画一条国际日期变更线，叫做日界线。日界线东西两侧是东叫做日界线。日界线东西两侧是东1212时区与西时区与西1212时区重合时区重合的区域，时

16、分秒相同，但日期相差一天。由西向东每过一的区域，时分秒相同，但日期相差一天。由西向东每过一个时区，就要增加一个小时。个时区，就要增加一个小时。 在南太平洋上在南太平洋上, ,有三个岛屿：汤加塔布岛有三个岛屿：汤加塔布岛, ,瓦鸟群岛和瓦鸟群岛和查塔姆群岛查塔姆群岛. .这三个岛屿散落在西经这三个岛屿散落在西经175175附近附近, ,如果国际如果国际日期变更线沿着日期变更线沿着180180经线直划下去经线直划下去, ,这三个岛屿将是世界这三个岛屿将是世界上最后迎接新世纪曙光的地方上最后迎接新世纪曙光的地方. .为了避免一个国家分属两为了避免一个国家分属两个半球带来时间的混乱个半球带来时间的混乱

17、, ,把这三个群岛都划入东半球把这三个群岛都划入东半球, ,归入归入东经东经180180, ,这样这样, ,汤加和新西兰的一些岛屿上的国民最先汤加和新西兰的一些岛屿上的国民最先敲响每年的新年钟声敲响每年的新年钟声. . 从日界线以东往西走，越过日界线，即从西十从日界线以东往西走，越过日界线，即从西十二区进入东十二区，日期增加一天，时间不变，二区进入东十二区，日期增加一天，时间不变，如果自日界线以西往东走，越过日界线，即从东如果自日界线以西往东走，越过日界线，即从东十二区进入西十二区，日期减一天。假如一个产十二区进入西十二区，日期减一天。假如一个产妇坐飞机，恰巧在飞越日界线前后出生了一对双妇坐飞

18、机，恰巧在飞越日界线前后出生了一对双胞胎，飞机在东十二区上空出生了第一个婴儿，胞胎，飞机在东十二区上空出生了第一个婴儿，飞机飞越日界线，进入西十二区上空之后，又出飞机飞越日界线，进入西十二区上空之后，又出了一个婴儿，那么这两个婴儿的出生日期相差一了一个婴儿，那么这两个婴儿的出生日期相差一天，后出生的婴儿，应当是弟弟（或妹妹），但天，后出生的婴儿，应当是弟弟（或妹妹），但生日日期却早一天，按生日日期来论，反而成为生日日期却早一天，按生日日期来论，反而成为哥哥（或姐姐）。哥哥（或姐姐）。2.8 2.8 现代时间服务现代时间服务 时间计量工作可以概括为：时间计量工作可以概括为： 测时测时、守时守时和

19、和授时授时三项内容三项内容测时测时：测定恒星的瞬时位置，经过归算获得准确时刻测定恒星的瞬时位置，经过归算获得准确时刻（圭表、日晷、中星仪、等高仪）（圭表、日晷、中星仪、等高仪）守时守时：用守时工具把所测时间持续下去（滴漏、沙漏、用守时工具把所测时间持续下去（滴漏、沙漏、计时香、天文钟、石英钟、原子钟）计时香、天文钟、石英钟、原子钟）授时授时：（时间服务、播时）：（时间服务、播时） 把测得的时间用各种手段播报出去（鸣锣击鼓、无把测得的时间用各种手段播报出去（鸣锣击鼓、无线电报时、电视系统授时）线电报时、电视系统授时） 2.9 2.9 历历 法法一、制历的基本原则：一、制历的基本原则： 1 1、历

20、法、历法：推算年、月、日的时间长度，协调它们的关系，：推算年、月、日的时间长度，协调它们的关系，制定一定的时间序列法则。制定一定的时间序列法则。 年年：以地球公转为依据、：以地球公转为依据、四季变化的周期四季变化的周期。 1 1回归年回归年365.2422365.2422平日平日 月月：以月球公转为依据、：以月球公转为依据、月相变化的周期月相变化的周期。 1 1朔望月朔望月29.530629.5306平日平日 日日：以地球自转为依据、：以地球自转为依据、昼夜交替的周期昼夜交替的周期 。 这是三种完全独立的运动，没有简单的通约关系，这是三种完全独立的运动，没有简单的通约关系，日是基本单位不能分割

21、，这种整日数的年和月为历年、日是基本单位不能分割，这种整日数的年和月为历年、历月。历月。2 2、历法的制定原则、历法的制定原则（1 1）尽可能准确反映天文客观规律的历法，才）尽可能准确反映天文客观规律的历法，才能能正确的反映天象和四季变化正确的反映天象和四季变化。（2 2）日历要）日历要简单、明了、易记简单、明了、易记。宁可牺牲精度。宁可牺牲精度以满足简单。以满足简单。（3 3）有）有通用通用性，能为广大地区所接受。性，能为广大地区所接受。3、主要有三种类型（1 1）太阴历太阴历：（回历）以朔望月为基本单位。：（回历）以朔望月为基本单位。（2 2）太阳历太阳历：（公历）以回归年为基本单位。：（

22、公历）以回归年为基本单位。（3 3）阴阳历阴阳历：（农历）以朔望月计月，以回：（农历）以朔望月计月，以回 归年计年，二者兼顾。归年计年，二者兼顾。二、太阴历（回历） 定义：定义：以朔望月为基础，以朔望月为基础，朔望月朔望月=29.5306=29.5306日日 规定：规定：每年每年1212个月，大月个月，大月3030天天 、小月、小月2929天，天，平均平均29.529.5天。天。 1212个太阴月：个太阴月：29.529.51212354354日日 1212个朔望月：个朔望月：29.530629.53061212354.36708354.36708日日 一年一年 相差相差8 8小时小时4848

23、分分3636秒秒 置闰：置闰：为保证每年的为保证每年的年初年初与与月初月初都为都为残月残月， 3030年加年加1111个闰日。个闰日。置闰：置闰：3030年年1111闰闰 太阴历年长：太阴历年长： 354 11/30 = 354.3666354 11/30 = 354.3666日日 1212个朔望月：个朔望月：29.530629.53061212354.36708354.36708日日3030年的历年长：年的历年长：354354303011111063110631日日3030年朔望月长：年朔望月长：29.530629.53061212303010631.012410631.0124日日 303

24、0年共差年共差17 17 m m1 1 s s，一年差一年差41 41 s s.5.5 在在3030年的第年的第2 2、5 5、7 7、1010、1313、1616、1818、2121、2424、2626、2929年为年为闰年闰年，闰日加在闰年的最后一天。，闰日加在闰年的最后一天。 （可保证朔在月初和年首）（可保证朔在月初和年首） 优点：优点：日期与月相吻合的较好日期与月相吻合的较好 缺点：缺点：历年长历年长354 11354 1130 30 354.3666354.3666日日 与回归年与回归年365.2422365.2422 比，一年就相差比，一年就相差1111日日左右左右 ，3 3年就要

25、短年就要短1 1个月，约个月，约1717年就会出现年就会出现月序与季节倒置的现象。月序与季节倒置的现象。 因此，岁首逐年提前，与因此，岁首逐年提前，与季节完全脱节季节完全脱节。目前只有少数伊斯兰国家和地区在宗教节日目前只有少数伊斯兰国家和地区在宗教节日上使用。上使用。三、太阳历（公历）起源于古埃及 现公历（格里高利历）的前身是现公历（格里高利历）的前身是儒略历儒略历：是罗马的：是罗马的儒略儒略. .凯撒于公元前凯撒于公元前4646年仿照古埃及历法制定的。年仿照古埃及历法制定的。 儒略历儒略历 定义：定义：以回归年为基础以回归年为基础, , 回归年回归年=365.2422=365.2422日日

26、规定：规定：每年每年1212个月，大月个月，大月3131天（单）、小月天（单）、小月 3030天天（双）、（双）、2 2月（处决人犯的月份）平年月（处决人犯的月份）平年2929天。天。 置闰：置闰：每隔三年一闰，闰年每隔三年一闰，闰年366366天，加在天，加在2 2月。月。 平均平均 历年长：历年长：365 1365 14 4365.25365.25日日 回归年长：回归年长：365.2422365.2422日日 400400年差年差3 3天。天。 年首：年首：每年冬至后第十天。每年冬至后第十天。 儒略儒略. .凯撒于公元前凯撒于公元前4545年逝世，掌权的僧侣把年逝世，掌权的僧侣把“每隔三年

27、一闰每隔三年一闰”误解为误解为“每三年一闰每三年一闰”。这样。这样在短短的在短短的3333年，就多了年，就多了3 3个闰年。个闰年。 公元前公元前8 8年年奥古斯都奥古斯都对历法又一次改革对历法又一次改革 1 1、从公元前从公元前8 8年到公元年到公元3 3年不再闰年，把多闰年不再闰年，把多闰的的3 3年扣回。年扣回。 2 2、将他出生的将他出生的8 8月改成大月，有月改成大月，有1 1、3 3、5 5、7 7、8 8、1010、1212为大月（为大月（3131天），天），4 4、6 6、9 9、1111月为月为小月（小月（3030天），平年天），平年2 2月月2828天。天。 公元公元158

28、2年：测得太阳年：测得太阳3月月11日过春分点比规定的日过春分点比规定的3月月21日提早日提早10天，历日与天象不符，必对历法进行修正。天，历日与天象不符，必对历法进行修正。格里历：格里历：罗马教皇格里高利十三世对历法又作了一次罗马教皇格里高利十三世对历法又作了一次重大改革，定形为今天的公历。重大改革，定形为今天的公历。1 1、规定：、规定：15821582年年1010月月4 4日的第二天为日的第二天为1010月月1515日。日。2 2、改为、改为400400年年9797闰：闰：凡是年数可被四整除的为闰年，凡是年数可被四整除的为闰年，世纪年要被世纪年要被400400整除才是闰年。整除才是闰年。

29、 格里历平均历年长：格里历平均历年长：365 97365 97400400365.2425365.2425 回归年长：回归年长： 365.2422365.2422 2525s s.9 .9 1 1年年 ； 2 2h h5252m m 48 48s s 400400年年 33003300年才差一天年才差一天 优点：优点：与季节相吻合与季节相吻合 缺点：缺点：月只是一个过渡单位，与月相无关。月只是一个过渡单位，与月相无关。 我国我国19121912年采用格里历，但不用其纪年，年采用格里历，但不用其纪年，直到解放后才采用。直到解放后才采用。四、阴阳历： （农历）历月长：历月长：大月大月3030天、小月天、小月2929天，大小月不固定，天，大小月不固定， 依实际天象推算。依实际天象推算。历年长：历年长：使其使其平均历年长平均历年长与与回归年长回归年长尽量一致。尽量一致。置闰：置闰：1919年加年加7 7个闰月个闰月 平年平年 1212个月个月 354354或或355355天天。 闰年闰年 1313个月个月 383383或或384384天。天。 19年7闰：1919个回归年长：个回归年长： 365.2422365.242219196939.60186939.60181919