天文基础时间和历法上wangyumin.ppt

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1、天文基础时间和历法上wangyumin Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望时间时间 和和 历法历法 北北京京天天文文馆馆 王王玉玉民民博博士士第一部分第一部分 时间及其计量时间及其计量（1）时间的概念）时间的概念（2）计时仪器、时间服务）计时仪器、时间服务（3）时间的种类、时间计量系统时间的种类、时间计量系统（4）新的世界时计量系统）新的世界时计量系统 第一部分第一部分 时间及其计量时间及其计量（1）时间的概念）时间的概念时间的本质：时间的本质：物质运

2、动变化的序列和持续的性质物质运动变化的序列和持续的性质。时间有时间有“时段时段”、“时刻时刻”两个两个含义含义20002001200220032004地球、月球的运动给出三种天然的地球、月球的运动给出三种天然的时间单位：日、月和年。时间单位：日、月和年。时间的单位：时间的单位：年年 月月 日日 时时 分分 秒秒 盛盛年年不重来，不重来，一一日日难再晨，难再晨，及及时时当勉励，当勉励，岁岁月月不待人。不待人。陶渊明陶渊明（2）计时仪器）计时仪器先先民民日日出出而而作作，日日入入而而息息，太太阳阳是是天天然然的的钟钟表表。日日晷晷西西汉汉漏漏壶壶沉沉箭箭漏漏浮浮箭箭漏漏多级漏壶多级漏壶水水运运仪仪

3、象象台台 惠惠更更斯斯摆摆钟钟 布布拉拉格格市市政政厅厅天天文文钟钟 石石英英钟钟 原子钟原子钟 电波钟电波钟：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.日晷日晷 2.漏壶（一天误差漏壶（一天误差10分钟分钟）3.机械钟机械钟水运仪象台，惠更斯摆水运仪象台，惠更斯摆钟、天文钟（误差千分之几秒）钟、天文钟（误差千分之几秒）4.石英钟（石英钟（1929，300年差年差1秒）秒）5.原子钟（原子钟（1949，铯钟，铯钟500万年差万年差1秒）秒）现代社会对高精度时间的要求现代社会对高精度时间的要求 用户用户时刻准确度

4、时刻准确度频率稳定度频率稳定度电视校频电视校频510-12电力传输网电力传输网1微秒110-11高速数字通信网高速数字通信网0.5微秒510-12长河二号导航台长河二号导航台100纳秒310-12卫星测轨卫星测轨50纳秒110-12巡航导弹巡航导弹50纳秒510-13卫星导航卫星导航20纳秒210-13电子侦察卫星电子侦察卫星10纳秒510-13时时间间的的台台阶阶时间服务包括：时间服务包括：测时测时 守时守时 授时授时测时测时 守时守时地球地球电台用户授时授时（3）时间的种类和时间计量系统时间的种类和时间计量系统 恒星日恒星日真太阳日真太阳日平太阳日平太阳日 子午线子午线恒星日恒星日：同一恒

5、星连续两次：同一恒星连续两次通过某通过某地天文子午面地天文子午面 的时间间隔。的时间间隔。真太阳日：真太阳日：太阳圆面中心连续两太阳圆面中心连续两次通过某地天文子午面的时间间次通过某地天文子午面的时间间隔。隔。真太阳日长度不等，最长与最短的一真太阳日长度不等，最长与最短的一 天相差达天相差达51秒。秒。真太阳真太阳平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世纪末，天文学家纽康设计了一个假想天体平太阳平太阳平太阳日：平太阳日：平太阳圆面中心连续两平太阳圆面中心连续两次上中天的时间间隔。次上中天的时间间隔。平太阳时平太阳时1个个“平太阳日平太阳日”等分为等分为24个个“平

6、太阳小时平太阳小时”，1个个“平太阳小时平太阳小时”再等分为再等分为60个个“平太阳分平太阳分”，1个个“平太阳分平太阳分”又等分为又等分为60个个“平太阳秒平太阳秒”。这就是我们日常生活中所使用的时间。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平太阳时与真太阳时的换算是严格固定的，称定的，称“时差时差”。时差曲线时差曲线地方时地方时区区 时时世界时世界时 在地球上某个特定地点，根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，据太阳的具体位置所确定的时刻，称为称为“地方时地方时”。1211109813141516北京北京伦敦伦敦巴格达巴格达区时区时东经东经120

7、 时间的换算：时间的换算：两地的地方（平）时差等于经度差。两地的地方（平）时差等于经度差。15度度1小时小时世界时：世界时：0经线（本初子午经线（本初子午线）所在地方的标准时。线）所在地方的标准时。UT （Universal Time）本初子午线本初子午线国际日期变更线国际日期变更线夏令时夏令时012189216153021181512963历书时（历书时（ET，Ephemeris Time）原子时（原子时（AT，Atomic Time）协调世界时（协调世界时（UTC，Coordinated Universal Time）（4）新的世界时计量系统新的世界时计量系统20世纪，随着测时精度的提高，

8、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，并有长匀的。一年中有快有慢，并有长期减慢现象。期减慢现象。1960 年世界度量衡标准会议定义年世界度量衡标准会议定义公元公元1900年为年为“平均太阳年平均太阳年”。秒定。秒定义更改为：一秒为平均太阳年之义更改为：一秒为平均太阳年之 31556925.9747 分之分之 一，称一，称1历书秒。历书秒。历书时（历书时（ET，Ephemeris Time）历书时的特点：历书时的特点：1.时间均匀；时间均匀；2.不易获得，精度低。不易获得，精度低。世界第一台原子钟（世界第一台原子钟（1000年误差

9、年误差1秒）秒）原子钟原子钟9192631770秒的新定义：秒的新定义：1967 年举行的第十三届国际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，即铯原子同位素定义，即铯原子同位素 Cs133基态超精细基态超精细能阶跃迁的能阶跃迁的 9,192,631,770 个周期所持续的个周期所持续的时间定为时间定为 1 秒，称作原子秒。秒，称作原子秒。原子时（原子时（AT，Atomic Time）：）：由原子钟按原子秒导出的时间。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，老的时间定义：基本单位是日、回归年，再划分时、分、秒。再划

10、分时、分、秒。新的时间定义：新的时间定义：基本单位是秒，基本单位是秒，分、时、日、年由秒累加得出。分、时、日、年由秒累加得出。原子钟不仅用来计量时间，它本身原子钟不仅用来计量时间，它本身就是时间标度产生器。就是时间标度产生器。1967年起，原子时取代历书时，年起，原子时取代历书时，从从1958年年1月月1日世界时日世界时0时起算。时起算。关于原子时存废的争论关于原子时存废的争论协调世界时（协调世界时（协调世界时（协调世界时（UTCUTC，Coordinated Universal TimeCoordinated Universal Time）协调世界时秒长原子时秒长，从协调世界时秒长原子时秒长，从1972年起使用。积累起来比地球自转年起使用。积累起来比地球自转差差0.9秒以上时，则跳秒以上时，则跳1秒，称闰秒，秒，称闰秒，有正闰秒、负闰秒之分。只在有正闰秒、负闰秒之分。只在6月月30日日或或12月月31日最后日最后1秒操作。目前所有的秒操作。目前所有的闰秒都是正闰秒，尚无负闰秒。闰秒都是正闰秒，尚无负闰秒。展望：毫秒级脉冲星可与原子钟媲美，展望：毫秒级脉冲星可与原子钟媲美，有可能使时间定义再回到宏观。有可能使时间定义再回到宏观。