天文基础6、时间和历法(上)-wangyumin

时间

和历法

北京天文馆王玉民博士第一部分时间及其计量（1）时间的概念（2）计时仪器、时间服务（3）时间的种类、时间计量系统（4）新的世界时计量系统

第一部分时间及其计量（1）时间的概念时间的本质：物质运动变化的序列和持续的性质。时间有“时段”、“时刻”两个含义20002001200220032004地球、月球的运动给出三种天然的时间单位：日、月和年。时间的单位：年月日时分秒

盛年不重来，一日难再晨，及时当勉励，岁月不待人。

——陶渊明（2）计时仪器先民日出而作，日入而息，太阳是天然的钟表。日晷西汉漏壶沉箭漏浮箭漏多级漏壶水运仪象台

惠更斯摆钟

布拉格市政厅天文钟石英钟原子钟

电波钟：在石英钟内增加了接收信号、数据处理、自动校正的功能。它可接收地面发射站以长波发送的标准时间信号来自动校正石英钟的走时误差。

1.

日晷

2.

漏壶（一天误差10分钟）

3.机械钟——水运仪象台，惠更斯摆钟、天文钟（误差千分之几秒）

4.

石英钟（1929，300年差1秒）

5.原子钟（1949，铯钟500万年差1秒）

现代社会对高精度时间的要求

用户时刻准确度频率稳定度

电视校频±5×10-12

电力传输网±1微秒±1×10-11高速数字通信网±0.5微秒±5×10-12长河二号导航台±100纳秒±3×10-12卫星测轨±50纳秒±1×10-12

巡航导弹±50纳秒±5×10-13卫星导航±20纳秒±2×10-13电子侦察卫星±10纳秒±5×10-13时间的台阶时间服务包括：

测时守时授时测时

守时地球电台用户授时

（3）时间的种类和时间计量系统

恒星日真太阳日平太阳日

子午线恒星日：同一恒星连续两次通过某地天文子午面

的时间间隔。真太阳日：太阳圆面中心连续两次通过某地天文子午面的时间间隔。真太阳日长度不等，最长与最短的一天相差达51秒。真太阳平太阳赤道黄道春分点19世纪末，天文学家纽康设计了一个假想天体——平太阳平太阳日：平太阳圆面中心连续两次上中天的时间间隔。平太阳时1个“平太阳日”等分为24个“平太阳小时”，1个“平太阳小时”再等分为60个“平太阳分”，1个“平太阳分”又等分为60个“平太阳秒”。这就是我们日常生活中所使用的时间。

平太阳时与真太阳时的换算是严格固定的，称“时差”。时差曲线地方时区时世界时在地球上某个特定地点，根据太阳的具体位置所确定的时刻，称为“地方时”。1211109813141516北京伦敦巴格达区时东经120°

时间的换算：两地的地方（平）时差等于经度差。15度＝1小时世界时：0°经线（本初子午线）所在地方的标准时。

UT（UniversalTime）本初子午线国际日期变更线夏令时012189216153021181512963历书时（ET，EphemerisTime）

原子时（AT，AtomicTime）

协调世界时（UTC，CoordinatedUniversalTime）（4）新的世界时计量系统20世纪，随着测时精度的提高，人们发现地球自转并不是绝对均匀的。一年中有快有慢，并有长期减慢现象。

1960年世界度量衡标准会议定义公元1900年为“平均太阳年”。秒定义更改为：一秒为平均太阳年之31556925.9747分之一，称1历书秒。

历书时（ET，EphemerisTime）历书时的特点：

1.时间均匀；

2.不易获得，精度低。世界第一台原子钟（1000年误差1秒）原子钟9192631770秒的新定义：1967年举行的第十三届国际计量大会决定以铯原子的跃迁做为秒的新定义，即铯原子同位素Cs133基态超精细能阶跃迁的9,192,631,770个周期所持续的时间定为1秒，称作「原子秒」。

原子时（AT，AtomicTime）：由原子钟按原子秒导出的时间。

老的时间定义：基本单位是日、回归年，再划分时、分、秒。

新的时间定义：基本单位是秒，分、时、日、年由秒累加得出。

原子钟不仅用来计量时间，它本身就是时间标度产生器。1967年起，原子时取代历书时，从1958年1月1日世界时0时起算。关于原子时存废的争论协调世界时（UTC，

CoordinatedUniversalTime）

协调世界时秒长＝原子时秒长，从1972年起使用。积累起来比