第二章 时间计量系统PPT讲稿.ppt
《第二章 时间计量系统PPT讲稿.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第二章 时间计量系统PPT讲稿.ppt(59页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第二章 时间计量系统第1页,共59页,编辑于2022年,星期三 绝对的、真实的、数学的时间,由于它自身的本性,与任何外界事物无关的,均匀的流逝。牛顿 当宇宙开始收缩时,时间不颠倒方向。人们会继续变老,所以不能指望等待宇宙收缩时去恢复你的青春。史蒂芬 霍金 2.1、时间的本质第2页,共59页,编辑于2022年,星期三时间是什么?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,脱离了物质的运动和变化,时间和空间都将是毫无意义的。第3页,共59页,编辑于2022年,星期三精密时间的应用举例精密时间的应用举例n n与时间
2、有关的计量基础 光速 299,792,458 m/s 光在真空中传播1m只需 -1s/3亿-3 ns 标准计量实验室中标准计量实验室中1m1m长度的校准长度的校准 所有与米长有关的物理量均与时间有关,所有与米长有关的物理量均与时间有关,例:例:速度、速度、加速度、功率和能量单位等等加速度、功率和能量单位等等第4页,共59页,编辑于2022年,星期三n n空间导航、定位n n地面和海上导航、定位第5页,共59页,编辑于2022年,星期三第6页,共59页,编辑于2022年,星期三第7页,共59页,编辑于2022年,星期三R21=(x-x1)2+(y-y1)2+(z-z1)2R22=(x-x2)2+
3、(y-y2)2+(z-z2)2R23=(x-x3)2+(y-y3)2+(z-z3)2信号传播时间 t=R/c解方程得解方程得 x、y、zt 的百万分之一秒的误差会造成的百万分之一秒的误差会造成 300m 的定位误的定位误差,因此必须有很高的差,因此必须有很高的钟的同步准确度钟的同步准确度。S1S2S3S1S2S3第8页,共59页,编辑于2022年,星期三n n电力传输系统n n电子政务、电子商务(股票交易、工业用电计费等-时间戳)第9页,共59页,编辑于2022年,星期三2.2、时间计量标准的发展1、时间计量和时间标准 时间的计量包括时间的计量包括时刻时刻和和间隔间隔的计算,的计算,是既有差别
4、又有联系的两个内容是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。(可看成均匀流失的单方向几何直线(可看成均匀流失的单方向几何直线-时间轴,轴上的一点时间轴,轴上的一点为瞬间,人们建立一定的时间计量系统计量这个瞬间,赋为瞬间,人们建立一定的时间计量系统计量这个瞬间,赋予它以定量的标志即得到时刻。同一瞬间,所用时间计量予它以定量的标志即得到时刻。同一瞬间,所用时间计量系统不同,得到的时刻不同。)系统不同,得到的时刻不同。)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 (两个瞬间之间的距离为时间间隔)(两个瞬间之间的距
5、离为时间间隔)第10页,共59页,编辑于2022年,星期三2 2、以地球自转为计量标准世界时(、以地球自转为计量标准世界时(UTUT)n n1 1)原始的时间计量系统)原始的时间计量系统初民初民 日出而作,日落而息日出而作,日落而息 以以日出日出为起点,以为起点,以一天一天为计量单位,计量标准为地球自转为计量单位,计量标准为地球自转 。古人古人确立了以太阳连续两次在一地上中天的时间间隔为一确立了以太阳连续两次在一地上中天的时间间隔为一天天用圭表、日晷计时(用铜壶滴漏守时)用圭表、日晷计时(用铜壶滴漏守时)真太阳时真太阳时与地球自转不同步与地球自转不同步 1919世纪世纪9090年代年代人们设计
6、了人们设计了 平太阳时平太阳时、恒星时恒星时与地球自转同步与地球自转同步 但都不是均匀的时间系统但都不是均匀的时间系统第11页,共59页,编辑于2022年,星期三古古 代代 和和 现现 代代 的的 天天 文文 定定 时时第12页,共59页,编辑于2022年,星期三3 3、以太阳系天体的运动为计量标准的历书时、以太阳系天体的运动为计量标准的历书时(ETET)定义定义:以地球公转为依据,即观测太阳位置反演时间。是由力学定律确定的均匀时间。又称牛顿时。时间单位:1回归年(1900年回归年长度)=365.2422历书日 1历书秒=1365.2422246060131556925.9747第13页,共5
7、9页,编辑于2022年,星期三起算历元:1900年1月0日12时(公历1899.12.31)=279o4148”.04历书时的测定:在UT的某一瞬间,观测太阳位置,对照太阳历表,找出对应的时间。小结:均匀,秒长固定。但观测复杂,且精度不高。1960年启用,1967年后原子时取代了历书时,1984年后停用。第14页,共59页,编辑于2022年,星期三n n 由于地球自转的不均匀性使得天文方法所得到的时间由于地球自转的不均匀性使得天文方法所得到的时间(世界时)精度只能达到(世界时)精度只能达到3 3年不差一秒,这已无法满足二年不差一秒,这已无法满足二十世纪社会经济各方面的需求。于是,一种更为精确和
8、稳十世纪社会经济各方面的需求。于是,一种更为精确和稳定的时间标准应运而生,这就是定的时间标准应运而生,这就是“原子时原子时”,它的稳定度,它的稳定度能够达到能够达到3030万年不差一秒。目前世界各国都采用原子钟万年不差一秒。目前世界各国都采用原子钟来产生和保持标准时间。来产生和保持标准时间。第15页,共59页,编辑于2022年,星期三4、以原子内部能级跃迁频率为计量标准的原子时(TAI)定义:原子钟的稳定度达10-13 秒(物理时)以原子内部的运动规律为基础建立的时间计量系统。第16页,共59页,编辑于2022年,星期三1H199Hg+9,192,631,770133Cs “位于海平面上的铯1
9、33原子基态两个超精细能级间在零磁场中跃迁辐射振荡 9,192,631,770 周所持续的时间为一个原子时秒。”1,420,405,752 Hz第17页,共59页,编辑于2022年,星期三起始点:为为19581958年年1 1月月1 1日日 UT 0 UT 0h h。(即规定此瞬间原子时(即规定此瞬间原子时TAITAI与世界时与世界时UTUT重和。事后发重和。事后发现当初取的这一瞬间并非重合,而是相差了现当初取的这一瞬间并非重合,而是相差了 -0 -0 s s.0039.0039,并一直保留下来。),并一直保留下来。)UT UTATIATI0 0 s s.0039 .0039 ET=ATI+3
10、2ET=ATI+32s s.84.84 原子时自原子时自19721972年年1 1月月1 1日日0 0时正式启用。时正式启用。靠全世界靠全世界100100多台原子钟维持,经国际时间局统一多台原子钟维持,经国际时间局统一进行数据处理,由各授时单位向全世界发布进行数据处理,由各授时单位向全世界发布。第18页,共59页,编辑于2022年,星期三2.3、世界时中的几种时间计量系统一、真太阳时定义:定义:以以太阳视圆面中心太阳视圆面中心的周日视运动为的周日视运动为依据建立的时间系统。依据建立的时间系统。时间单位:真太阳日时间单位: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
11、始点:下中天起始点:下中天真太阳时以真太阳的时角度量:真太阳时以真太阳的时角度量:m m t t1212h h 与日常生活节律一致,与日常生活节律一致,但不能适应科学发展的需要。但不能适应科学发展的需要。第19页,共59页,编辑于2022年,星期三真太阳时的缺陷:最长(最长(12.2312.23)与最短()与最短(9.139.13)的真太阳日差)的真太阳日差5151秒秒真太阳的视运动是地球自转与公转运动的共同反映真太阳的视运动是地球自转与公转运动的共同反映(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
12、匀,由于黄赤交角的存在,投影在)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。赤道上的太阳时角变化也不均匀。第20页,共59页,编辑于2022年,星期三二、平太阳时1.1.平太阳平太阳 1919世纪末美天文学家钮康世纪末美天文学家钮康引入的一个假想参考点。引入的一个假想参考点。第一个辅助点第一个辅助点建立在黄道上:建立在黄道上:在黄道上均匀运动,其速度等于真太阳的平均速度,并与真在黄道上均匀运动,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。太阳同时过近日点和远日点。第二个辅助点第二个辅助点建立在赤道上:建立在赤道上:在赤道上匀速运动,其速度等
13、于真太阳的平均速度,与第在赤道上匀速运动,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。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。第21页,共59页,编辑于2022年,星期三2、平太阳时:定义:以平太阳的周日视运动为依据建立的时间系统时间单位:平太阳日平太阳连续两次上中天的时间间隔起始点:下中天 平太阳时以平太阳的时角度量。m=tm+12h 是一种基本均匀的时间系统第22页,共59页,编辑于2022年,星期三3、时差:真太阳的时角与平太阳的时角之差。时差:=t t m 时差的零点与极大值:(一年中(一年中四次
14、为零,四次为极大值)四次为零,四次为极大值)日日期期4.164.166.156.159.19.112.2412.242.122.125.155.157.267.2611.311.3 0 0 0 0 0 0 0 0-14-14mm2424s s+3+3mm4848s s-6-6mm1818s s+16+16mm2424s s第23页,共59页,编辑于2022年,星期三第24页,共59页,编辑于2022年,星期三 三、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的周日视运动为依据建立的时间系统。统。时间单位:恒星日时间单位:恒星日春分点连续两次上中天的时间间春分点连续两次上中
15、天的时间间隔。隔。起始点:上中天起始点:上中天 恒星时在数值上恒星时在数值上 等于春分点的时角等于春分点的时角。S=t S=tr r=+t+t当任一恒星时上中天时当任一恒星时上中天时 t=0 t=0;即;即s=s=。第25页,共59页,编辑于2022年,星期三1、真太阳时比恒星时每日约长4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4 4分钟分钟。mm s s 3 3mm5656s s北极点子午线春分点周年周日赤道第
16、26页,共59页,编辑于2022年,星期三太阳时和恒星时第27页,共59页,编辑于2022年,星期三 四、协调世界时(UTC)(协调原子时秒长与世界时时刻的时间计量系统)(协调原子时秒长与世界时时刻的时间计量系统)世界时与原子时的折衷协调产物世界时与原子时的折衷协调产物 大地测量、天文导航、空间探测器的跟踪、定位需要以地大地测量、天文导航、空间探测器的跟踪、定位需要以地球自转为依据的世界时时刻,精密校频等物理领域则要求球自转为依据的世界时时刻,精密校频等物理领域则要求以原子时为基准的均匀时间间隔。以原子时为基准的均匀时间间隔。由于世界时的秒长逐年增加由于世界时的秒长逐年增加,势必造成世界时落后
17、势必造成世界时落后于原子时,一年内可累计达于原子时,一年内可累计达1 1秒左右。为避免原子时秒左右。为避免原子时与世界时产生太大的偏离,与世界时产生太大的偏离,19751975年决定采用年决定采用UTCUTC系统,系统,其时间单位用其时间单位用SISI秒,其时刻与秒,其时刻与UTUT1 1的偏离保持在的偏离保持在0.90.9秒秒内,保持方法为跳秒,跳秒前预先通知各使用门。内,保持方法为跳秒,跳秒前预先通知各使用门。第28页,共59页,编辑于2022年,星期三UTC系统时间单位:时间单位:原子时秒(原子时秒(SISI)协调:协调:用跳秒(也叫闰秒即增加用跳秒(也叫闰秒即增加1 1s s或减少或减
18、少1 1s s)的方法,使其)的方法,使其与世界时(与世界时(UTUT1 1)的偏离在)的偏离在0 0s s9 9之内。(通常是正闰秒)之内。(通常是正闰秒)调整时刻:调整时刻:每年首选是每年首选是1212月月3131日和日和6 6月月3030日或日或 3 3月月3131日和日和9 9月月3030日的最后一秒,由国际地球自转服务中心局(日的最后一秒,由国际地球自转服务中心局(IERSIERS)根据天)根据天文观测做出决定,并预先通知。文观测做出决定,并预先通知。启用时间:启用时间:19721972、1 1、1 1 它虽不是严格均匀的时间系统,但与原子时有确定的它虽不是严格均匀的时间系统,但与原
19、子时有确定的换算关系,故其时刻能纳入均匀的时间计量。换算关系,故其时刻能纳入均匀的时间计量。当前钟表所指示的时刻正是协调世界时。当前钟表所指示的时刻正是协调世界时。第29页,共59页,编辑于2022年,星期三国际标准时间(UTC、TAI)的形成 UTC:Official Time for the World 但UTC、TAI 是软钟(纸面钟)n n全球约全球约5050个时间实验室个时间实验室n n总共约总共约280280个高稳定性原子钟个高稳定性原子钟n n国际间高精度时间比对国际间高精度时间比对 第30页,共59页,编辑于2022年,星期三高精度时间传递技术高精度时间传递技术,参加参加BIP
20、M 组织的国际组织的国际 时间比对网时间比对网第31页,共59页,编辑于2022年,星期三2.4、地方时、世界时、区时计量系统的地方性 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,以过当地子午圈的时刻为起算点,以时角量的。对于观测者,只要位于不同的地理经圈,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。第32页,共59页,编辑于2022年,星期三 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,根据任意量时天体为起算平面,根据任意量时天体所确定的时间。(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
21、度的关系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地方测得的地方时之差,在数值上等于这两地的地方经度之差。时之差,在数值上等于这两地的地方经度之差。A A-B B=m=mA A m mB B=t=tA A t tB B S SA A S SB B =t =tA A t tB B=A A-B B 第33页,共59页,编辑于2022年,星期三2 2、世界时与区时:、世界时与区时:世界时世界时:(S、M、M)以以本初子午线本初子午线为标为标 准准的地方时为世界时。的地方时为世界时。(=0=0h h )m-M=m-M=(+东
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第二章 时间计量系统PPT讲稿 第二 时间 计量 系统 PPT 讲稿
限制150内