航海学Ⅱ天文航海3-时间.ppt

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1、第四章时间第一节时间系统概述人们通过科学实践，相继选用了各种周期性变化过程作为时间的测量标准，即时间的计量单位。然而，无论采用什么计量单位，均应同时满足两个要求：第一，周期运动的稳定性(均匀性)；第二，周期运动的复现性(重复性)。这就是说，只能用一种均匀的、具有连续重复周期的现象作为时间的计量单位。历史上，时间计量单位的发展反映了不断满足上述要求的过程。迄今为止时间计量标准基本可分为三类：1．建立在地球自转基础上的世界时系统；2．建立在地球公转基础上由力学定律所确定的历书时系统；3．建立在原子能级跃迁频率基础上的原子时系统。一、世界时系统世界时系统(universaltimesystem

2、)是建立在地球自转运动基础上的时间系统。也就是说，以地球自转周期作为时间的计量单位。地球上的人们无法直接测量地球的自转周期，但是，可以选择地球以外的一点作为参考点，观测该点的周日视运动的周期来间接地测出地球自转的周期，从而得到时间的计量单位。选择不同的参考点，得到的时间计量单位也不同。以春分点为参考点得到：恒星时(siderealtime)；以太阳为参考点得到：视时(apparenttime)；以平太阳为参考点得到：平时(meantime)或世界时(universaltime，UT，GMT)。在相当长的一段时间内，人们把世界时作为均匀的时间来使用，即认为地球自转的速率是均匀的。随着观测资

3、料年复一年的积累和精密时钟的出现，人们才从实测中证实地球自转的速率是不均匀的，并具有相当复杂的表现形式，其中包含周期性变化、长周期性变化、短周期性变化和不规则变化等等各种因素，从而导致以地球的自转周期作为时间的计量单位也是不均匀的。另外，地球在自转的过程中还存在“扭动”现象，从而使地极产生移动，简称极移。极移使地球上各点的经纬度发生变化，导致世界各地天文台测得的世界时之间存在微小的差别。尽管由于上述诸因素引起的时刻误差很小，但是，随着科学的发展，人们对时间的精确性的要求也随之越来越高。1955年国际天文学联合会决定自1956年起，对直接观测到的世界时作两项改正。因此，世界时UT又可分为以

4、下三种：①UT0：直接由天文观测得到的世界时。由于极移的影响，使世界各地的天文台测得的UT0有微小的差别；②UTl：UT0经极移改正后得出的世界时，这是真正反映地球自转的统一时间。也是天文航海所需要的世界时；③UT2：UTl经过季节改正后得出的世界时。UT2是1972年以前国际上公认的时间标准。但是，它仍然还受地球自转速率的长期变化和不规则变化的影响，所以UT2还是不均匀的。二、原子时系统(atomictimesystem)原子时系统是建立在原子能级跃迁频率基础上的时间系统。1．原子时(atomictime，AT)：以铯(Cs)133原子基态超精细能级跃迁的电磁振荡919263l770周

5、所经历的时间间隔定义为原子时ls的长度。原子时的起始历元为1958年1月1日0时(世界时UT2)。2．协调世界时(coordinateduniversaltime，UTC)：以原子时秒为时间计量单位，在时刻上与世界时UTl保持在0s.9之内。协调世界时满足上述条件是通过“跳秒”来实现的。调整的时刻是在12月31日或6月30日最后一秒。对原子时增加ls称正跳秒，减少ls称负跳秒。正跳秒：23h59m60s之后是次日的00h00m00s这实质上是把原子时AT的时刻推迟ls。负跳秒：23h59m58s之后是次日的00h00m00s。这实质上是把原子时AT的时刻提前1s。具体跳秒时间和方法可查阅

6、英版《无线电信号表》第二卷或英版《航海通告》第VI部分。协调世界时UTC从1972年1月1日世界时00h开始实施。由于协调世界时UTC与世界时UT1相差不超过±0s.9，也就是说，协调世界时UTC是采用以世界时UT1制约的原子时系统。它的体制仍沿用世界时的体制。因此，1972年以后时间系统的更换对人们的生活、工作无任何明显的影响。另外，人们除采用了世界时系统和原子时系统之外，还采用了建立在地球公转基础上的历书时系统。历书时是一种由力学定律确定的均匀的时间系统。但是，由于观测误差较大，难于得到高精度的历书时，因而历书时只作为天文学的基本常数。第二节恒星时恒星时(siderealtime)是

7、建立在地球自转运动基础上的时间系统，以春分点为参考点，以其周日视运动的周期作为时间的计量单位。一、恒星日在周日视运动中，春分点了连续两次经过某地午圈所经历的时间间隔称为恒星日(siderealday)，即：l恒星日＝天球旋转(360º)所经历的时间间隔。l恒星日可分为：l恒星日＝24恒星小时(24h)；l恒星小时＝60恒星分钟(60m)；1恒星分钟＝60恒星秒钟(60s)。在一个恒星日中，春分点Υ在同一个午圈上连续两次上中天，这期间