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第三章时间和历法 关于时间的计量 1. 时间和时间的本质时间和空间一样,都是物质存在的一种形式时间既是无始无终的,又是连续不断的。这种物质运动变化的序列和持续的性质,就是时间的本质。时间不能完全脱离于空间,而必须和空间结合在一起。物质的运动变化,永远在时间和空间中进行。 2. 时间的含义时间包括两个方面的含义: (1)时段:测量两个瞬时的间隔,即时间经过的长短。要确定时段的长短,必须要有一个计量时间长短的标准来作为单位,然后用这个单位来度量两个事件发生的时间间隔,如:年、月、日、时、分和秒等。(2)时刻:指无限流逝时间中的某一瞬间,就像时刻尺度上的刻度和标记-用以确定事件发生的先后。要准确的确定时刻,需要选择某一特定的时刻,来作为起算点的零点,只要计量“某事”和“起算点”之间的时间间隔,就可以确定这件事发生的时刻了。 3. 测量时间的原则时间要用物质的运动来度量。选择不同的物质运动形式来表达或计量时间的过程中,选择的物质需要: (1)具有固定的周期---周期性; (2)均匀等速运动---稳定性; (3)大多数人都能观测到---可测性。地球公转运动、月球公转运动和地球自转运动都符合这三个原则,分别用它们的运动周期来计量时间,便产生了“年”、“月”、“日”的基本单位。然而,同一种周期运动,选择不同的量时天体(参考点),其周期时值也不同,于是便产生了不同的时间计量系统。例如依据地球自转的恒星时、太阳时系统,依据地球公转的历书时系统;依据原子振荡的原子时系统等。 4 真太阳时和平太阳时太阳存在周日视运动和周年视运动。太阳周年视运动的轨迹就是黄道。太阳约 天在黄道上运行一周。太阳周年运动的主要时刻如下: (1)三月二十一日:春分。太阳在春分点穿过赤道,由南半天球移到北半天球。地球北半球开始了“天文春季”; (2)六月二十二号:夏至。这天太阳达到最大的北赤纬,即到达上点 Q点的位置, δ=23 ° 26 ’。这天正午,太阳的日影最短。这天北半球白天最长,夜晚最短; (3)九月二十三日:秋分。太阳在秋分点从北向南穿过赤道; (4)十二月二十二日:冬至。太阳达到最大的南赤纬,即大大下点 Q’,δ=-23 ° 26 ’。这天北半球夜晚最长,白天最短。太阳的中心连续两次经过春分点的时间间隔,称为一个“回归年”的时间长度。回归年等于 天,或者为 365d5h48m46s 。真太阳日:真太阳日就是太阳中心连续两次上中天的时间间隔。真太阳日的长度每天都变化,这是因为: (1) 太阳视运动是不均匀的; (2) 太阳是在黄道上做周年视运动,即使这种运动是均匀的,它投影到赤道上也会产生不均匀性。这导致了真太阳日的长短不是固定的。真太阳时:定义太阳中心的时角为真太阳时,用符号 t⊙。根据此定义,当太阳在上中天的时候为 0,为真正午,为真太阳时的起算点。下中天为真子夜。为了符合人们的生活习惯,有时把定义改为:真太阳时在数值上等于真太阳的时角 t⊙加上 12h ,用符号 m⊙来表示,有: m ⊙= t ⊙+12h 。因为真太阳时的长度不固定,所以真太阳时的其它单位(时、分、秒)也有变化,也不固定。这种真太阳时同步的计时系统,不但不方便而且不可能。平太阳时:为了弥补真太阳时的不足,引入平太阳时。设想有一个点,它不是在黄道上移动,而是在赤道上移动:它在赤道上运动是均匀的;这个点在赤道上滑动一周(即连续两次在赤道上经过春分点)所需的时间,和真太阳在黄道上滑动的那个一周(即真太阳连续两次经过春分点)所需的时间相等。这个假设的点,定义为平太阳。平太阳在天球上绕行一圈的时间,即连续两次过春分点的时间间隔,就是一回归年。平太阳赤经在一天之内的增加为一常数,即每天增加: μ=1/=3m56s 这是真太阳日向东移动的平均值。平太阳上中天就是平午,下中天就是平子夜,它的时角就定义为平太阳时角,用 tm 来表示,平太阳连续两次上中天的时间间隔,就是一个平太阳日。平太阳日是均匀的,它的其它时间单位也是均匀的。平太阳时简称为“平时”,用 m来表示。为了符合人的时 m和平太阳时角 tm 的关系如: m=tm+12 平太阳时和真太阳时除按预定的年首和年尾吻合外,其他时间都有有一个差值,天文界定义:真太阳时和平太阳时之差为时差,用η表示,即: η= t ⊙-tm 。时差有正有负,可大可小。时差与观测者的地理位置无关,只与观测日期有关。时差每年四次等于零,在 4月 16 日、 6 月5日、 9月1日和 12 月 24 日前后。四次极值,如下边所示。时差的周年变化, 是视太阳日长度的周年变化的结果。日期极值 2月 12日左右- 秒 5月 15日左右+ 秒 7月 26左右-