【正文】 第四篇 天 文 航 海 大連海事大學航海學院 航海教研室 丁勇 第四篇 天 文 航 海大連海事大學航海學院航海教研室丁勇第四章 時間與天體位置 ?第一節(jié) 時間系統(tǒng)概述 ?時間和空間是物質(zhì)存在的基本屬性。任何物質(zhì)運動都在時間和空間內(nèi)發(fā)生。人類的一切活動都離不開時間和空間，所以說，時間在科學上和日常生活中均是必不可少的。 ?時間的含義有兩個： ?時間間隔：時間間隔是指客觀物質(zhì)運動過程所經(jīng)歷的時間歷程 ?時 刻：時刻是指客觀物質(zhì)運動某一狀態(tài)發(fā)生的瞬間 人們通過科學實踐，相繼選用了各種周期性變化過程作為時間的測量標準，即時間的計量單位。同時滿足兩個要求： ?第一 周期運動的穩(wěn)定性 （ 均勻性 ） ； ?第二周期運動的復現(xiàn)性 （ 重復性 ） 。 ?這就是說，只能用一種均勻的、具有連續(xù)重復周期的現(xiàn)象作為時間的計量單位。 ?迄今為止時間計量標準基本可分為三類： 1．建立在地球自轉(zhuǎn)基礎上的世界時系統(tǒng)； 2．建立在地球公轉(zhuǎn)基礎上由力學定律所確定的歷書時系統(tǒng)； 3．建立在原子能級躍遷頻率基礎上的原子時系統(tǒng)。 一、世界時系統(tǒng) ? 世界時系統(tǒng)（ universal time system )是建立在地球自轉(zhuǎn)運動基礎上的時間系統(tǒng)。也就是說，以地球自轉(zhuǎn)周期作為時間的計量單位。 ?以春分點為參考點得到：恒星時( sidereal time )； ?以太陽為參考點得到：視時 ( apparent time )； ?以平太陽為參考點得到：平時 ( mean time )或世界時 (universal time ,GMT)。 從實測中證實地球自轉(zhuǎn)的速率是不均勻的，并具有相當復雜的表現(xiàn)形式， ?其中包含周期性變化、長周期性變化、短周期性變化和不規(guī)則變化等等各種因素。從而導致以地球的自轉(zhuǎn)周期作為時間的計量單位也是不均勻的。 另外，地球在自轉(zhuǎn)的過程中還存在 “ 扭動 ”現(xiàn)象，從而使地極產(chǎn)生移動，簡稱極移。 ?極移使地球上各點的經(jīng)緯度發(fā)生變化，導致世界各地天文臺測得的世界時之間存在微小的差別。 ? 1955年國際天文學聯(lián)合會決定自 1956年起，對直接觀測到的世界時作兩項改正。 因此，世界時 UT又可分為以下三種： ? ? UT0：直接由天文觀測得到的世界時 。 ? ? UT1： UT0經(jīng)極移改正后得出的世界時 ，是天文航海所需要的世界時； ? ? UT2： UT1經(jīng)過季節(jié)改正后得出的世界時 。 ? UT2是 1972年以前國際上公認的時間標準。 二、原子時系統(tǒng) （ atomic time system ） ? 原子時系統(tǒng)是建立在原子能級躍遷頻率基礎上的時間系統(tǒng)。 ? 1．原子時（ atomic time ， AT）：以銫（ Cs 133 ）原子超精細能級躍遷的電磁振蕩 9,192 ,631 ,770周所經(jīng)歷的時間間隔定義為原子時 1秒的長度。 原子時的起始歷元為 1958年 1月 1日 0時（世界時 UT2）。 ? 協(xié)調(diào)世界時（ coordinated universal time， UTC）：以原子時秒為時間計量單位，在時刻上與世界時 UT1保持在 之內(nèi)。 協(xié)調(diào)世界時滿足上述條件是通過 “ 跳秒 ”來實現(xiàn)的。 ?調(diào)整的時刻是在 12月 31日或 6月 30日最后一秒。對原子時增加 1S稱正跳秒，減少 1S稱負跳秒 ?通 常： 23h59m59s之后是次日的 00h00m00s 。 ?正跳秒： 23h59m60s之后是次日的 00h00m00s。 ? 負跳秒： 23h59m58s之后是次日的 00h00m00s。 具體跳秒時間和方法可查閱英版 《 無線電信號表 》 第二卷或英版 《 航海通告 》 第 VI部分。 ?協(xié)調(diào)世界時 UTC從 1972年 1月 1日世界時00h開始實施。 時 間 平 時 視 時 恒 星 時 原子時系統(tǒng) 建立在原子能級躍遷頻率基礎上的時間系統(tǒng) 歷書時系統(tǒng) 建立在地球公轉(zhuǎn)基礎上的時間系統(tǒng) 世界時系統(tǒng) 建立在地球自轉(zhuǎn)基礎上的時間系統(tǒng) 世界時 UT0 由天文觀測直接測定 世界時 UT1 UT0經(jīng)過極移改正 世界時 UT2 UT1經(jīng)過季節(jié)改正 協(xié)調(diào)世界時 UTC 以原子時秒作為時間的計量單位在時刻上與 UT1保持在 第二節(jié) 恒星時 ?恒星時（ sidereal time）是建立在地球自轉(zhuǎn)運動基礎上的時間系統(tǒng)，以春分點為參考點，以其周日視運動的周期作為時間的計量單位。 一、恒星日 ?在周日視運動中，春分點 ?連續(xù)兩次經(jīng)過某地 午圈 所經(jīng)歷的時間間隔稱為 1恒星日（ sidereal day）。 ? PN E ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1恒星日＝天球旋轉(zhuǎn)（ 360176。 ）所經(jīng)歷的時間間隔。 ? 1恒 星 日＝ 24恒星小時（ 24h）； ? 1恒星小時＝ 60恒星分鐘（ 60m）； ? 1恒星分鐘＝ 60恒星秒鐘（ 60s）。 時間與角度之間存在著如下時、度換算的關系： ? 24h＝ 360176。 ； ? 1h＝ 15176。 ； ? 1m＝ 15′ ； 1?＝ 4m； ? 1s＝ 15″ ＝ 0 ?. 25 。 1?＝ 4s。 二、恒星時 ? 1．地方恒星時（ local sidereal time，LST）：在周日視運動中，春分點 ?由某地午圈起，向西運行所經(jīng)歷的時間間隔稱為地方恒星時。 P N Z 2 Z 1 E Q 1 LST1 LST2 LST2 ＝ LST1＋ Dλ Dλ ＝ λ 2－ λ 1 LST1 ＝ LST2＋ Dλ Dλ ＝ λ 1－ λ 2 在同一時刻，不同經(jīng)度上的地方恒星時存在 “ 東大西小 ” 的關系。這種關系是時間遵守的普遍規(guī)律。 在同一時刻，不同經(jīng)度上的地方恒星時： ? LST2 ＝ LST1＋ Dλ ? Dλ ＝ λ 2－ λ 1 ? 上式中： ? LST1是測者 1的經(jīng)度 λ 1所對應的地方恒星時； ? LST2是測者 2的經(jīng)度 λ 2所對應的地方恒星時； ? 經(jīng)差 Dλ 計算時 : 東經(jīng) ?E為“＋”值， 西經(jīng) ?W為 “ － ” 值， 格林恒星時（ greenwich sidereal time,GST）： ?在周日視運動中，春分點 ?由格林午圈起，向西運行所經(jīng)歷的時間間隔稱為格林恒星時。 在同一時刻，任意經(jīng)度上的地方恒星時LST與格林恒星時 GST同樣存在如下 “ 東大西小 ” 的關系： λ W E LST＝GST177。 λ W λ E LST 1 GST LST 2 Z 2 Z 1 Q G E Z G P N LST2=GST +λE LST1=GST λW 三、恒星時與春分點時角的關系 ?在同一時刻，任意經(jīng)度上的春分點時角在數(shù)值上等于該時刻的恒星時，即 ? LST＝ LHA? 或 GST＝ GHA? 恒星時的時刻與晝夜的關系不固定。然而，人們的日常生活工作一般是根據(jù)“ 晝夜 ” 來安排的，所以恒星時不宜用于日常生活之中。 第三節(jié) 視時 ?視時（ apparent time）是建立在地球自轉(zhuǎn)基礎上的時間系統(tǒng)，它是以太陽 ⊙ 為參考點，以其周日視運動的周期作為時間的計量單位。 一、視太陽日 ? 在周日視運動中，太陽中心連續(xù)兩次經(jīng)過