航海学Ⅱ天文航海3-时间.pptVIP

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(universal　time　system)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(sidereal time)； 以太阳为参考点得到：视时(apparent　time)； 以平太阳为参考点得到：平时(mean time)或世界时(universal time，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 (atomic　time　system) 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(atomic time，AT)：以铯(Cs)133原子基态超精细能级跃迁的电磁振荡9 192 63l 770周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(coordinated　universal　time，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±0 s.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(sidereal time)是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(sidereal　day)，即： l恒星