航海學(xué)Ⅱ天文航海3-時(shí)間.ppt

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1、第四章時(shí)間第一節(jié)時(shí)間系統(tǒng)概述人們通過(guò)科學(xué)實(shí)踐，相繼選用了各種周期性變化過(guò)程作為時(shí)間的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，即時(shí)間的計(jì)量單位。然而，無(wú)論采用什么計(jì)量單位，均應(yīng)同時(shí)滿足兩個(gè)要求：第一，周期運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性(均勻性)；第二，周期運(yùn)動(dòng)的復(fù)現(xiàn)性(重復(fù)性)。這就是說(shuō)，只能用一種均勻的、具有連續(xù)重復(fù)周期的現(xiàn)象作為時(shí)間的計(jì)量單位。歷史上，時(shí)間計(jì)量單位的發(fā)展反映了不斷滿足上述要求的過(guò)程。迄今為止時(shí)間計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)基本可分為三類：1．建立在地球自轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上的世界時(shí)系統(tǒng)；2．建立在地球公轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上由力學(xué)定律所確定的歷書時(shí)系統(tǒng)；3．建立在原子能級(jí)躍遷頻率基礎(chǔ)上的原子時(shí)系統(tǒng)。一、世界時(shí)系統(tǒng)世界時(shí)系統(tǒng)(universaltimesystem

2、)是建立在地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)上的時(shí)間系統(tǒng)。也就是說(shuō)，以地球自轉(zhuǎn)周期作為時(shí)間的計(jì)量單位。地球上的人們無(wú)法直接測(cè)量地球的自轉(zhuǎn)周期，但是，可以選擇地球以外的一點(diǎn)作為參考點(diǎn)，觀測(cè)該點(diǎn)的周日視運(yùn)動(dòng)的周期來(lái)間接地測(cè)出地球自轉(zhuǎn)的周期，從而得到時(shí)間的計(jì)量單位。選擇不同的參考點(diǎn)，得到的時(shí)間計(jì)量單位也不同。以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)得到：恒星時(shí)(siderealtime)；以太陽(yáng)為參考點(diǎn)得到：視時(shí)(apparenttime)；以平太陽(yáng)為參考點(diǎn)得到：平時(shí)(meantime)或世界時(shí)(universaltime，UT，GMT)。在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，人們把世界時(shí)作為均勻的時(shí)間來(lái)使用，即認(rèn)為地球自轉(zhuǎn)的速率是均勻的。隨著觀測(cè)資

3、料年復(fù)一年的積累和精密時(shí)鐘的出現(xiàn)，人們才從實(shí)測(cè)中證實(shí)地球自轉(zhuǎn)的速率是不均勻的，并具有相當(dāng)復(fù)雜的表現(xiàn)形式，其中包含周期性變化、長(zhǎng)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(dǎo)致以地球的自轉(zhuǎn)周期作為時(shí)間的計(jì)量單位也是不均勻的。另外，地球在自轉(zhuǎn)的過(guò)程中還存在“扭動(dòng)”現(xiàn)象，從而使地極產(chǎn)生移動(dòng)，簡(jiǎn)稱極移。極移使地球上各點(diǎn)的經(jīng)緯度發(fā)生變化，導(dǎo)致世界各地天文臺(tái)測(cè)得的世界時(shí)之間存在微小的差別。盡管由于上述諸因素引起的時(shí)刻誤差很小，但是，隨著科學(xué)的發(fā)展，人們對(duì)時(shí)間的精確性的要求也隨之越來(lái)越高。1955年國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)決定自1956年起，對(duì)直接觀測(cè)到的世界時(shí)作兩項(xiàng)改正。因此，世界時(shí)UT又可分為以

4、下三種：①UT0：直接由天文觀測(cè)得到的世界時(shí)。由于極移的影響，使世界各地的天文臺(tái)測(cè)得的UT0有微小的差別；②UTl：UT0經(jīng)極移改正后得出的世界時(shí)，這是真正反映地球自轉(zhuǎn)的統(tǒng)一時(shí)間。也是天文航海所需要的世界時(shí)；③UT2：UTl經(jīng)過(guò)季節(jié)改正后得出的世界時(shí)。UT2是1972年以前國(guó)際上公認(rèn)的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。但是，它仍然還受地球自轉(zhuǎn)速率的長(zhǎng)期變化和不規(guī)則變化的影響，所以UT2還是不均勻的。二、原子時(shí)系統(tǒng)(atomictimesystem)原子時(shí)系統(tǒng)是建立在原子能級(jí)躍遷頻率基礎(chǔ)上的時(shí)間系統(tǒng)。1．原子時(shí)(atomictime，AT)：以銫(Cs)133原子基態(tài)超精細(xì)能級(jí)躍遷的電磁振蕩919263l770周

5、所經(jīng)歷的時(shí)間間隔定義為原子時(shí)ls的長(zhǎng)度。原子時(shí)的起始?xì)v元為1958年1月1日0時(shí)(世界時(shí)UT2)。2．協(xié)調(diào)世界時(shí)(coordinateduniversaltime，UTC)：以原子時(shí)秒為時(shí)間計(jì)量單位，在時(shí)刻上與世界時(shí)UTl保持在0s.9之內(nèi)。協(xié)調(diào)世界時(shí)滿足上述條件是通過(guò)“跳秒”來(lái)實(shí)現(xiàn)的。調(diào)整的時(shí)刻是在12月31日或6月30日最后一秒。對(duì)原子時(shí)增加ls稱正跳秒，減少ls稱負(fù)跳秒。正跳秒：23h59m60s之后是次日的00h00m00s這實(shí)質(zhì)上是把原子時(shí)AT的時(shí)刻推遲ls。負(fù)跳秒：23h59m58s之后是次日的00h00m00s。這實(shí)質(zhì)上是把原子時(shí)AT的時(shí)刻提前1s。具體跳秒時(shí)間和方法可查閱

6、英版《無(wú)線電信號(hào)表》第二卷或英版《航海通告》第VI部分。協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC從1972年1月1日世界時(shí)00h開始實(shí)施。由于協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC與世界時(shí)UT1相差不超過(guò)±0s.9，也就是說(shuō)，協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC是采用以世界時(shí)UT1制約的原子時(shí)系統(tǒng)。它的體制仍沿用世界時(shí)的體制。因此，1972年以后時(shí)間系統(tǒng)的更換對(duì)人們的生活、工作無(wú)任何明顯的影響。另外，人們除采用了世界時(shí)系統(tǒng)和原子時(shí)系統(tǒng)之外，還采用了建立在地球公轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上的歷書時(shí)系統(tǒng)。歷書時(shí)是一種由力學(xué)定律確定的均勻的時(shí)間系統(tǒng)。但是，由于觀測(cè)誤差較大，難于得到高精度的歷書時(shí)，因而歷書時(shí)只作為天文學(xué)的基本常數(shù)。第二節(jié)恒星時(shí)恒星時(shí)(siderealtime)是

7、建立在地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)上的時(shí)間系統(tǒng)，以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，以其周日視運(yùn)動(dòng)的周期作為時(shí)間的計(jì)量單位。一、恒星日在周日視運(yùn)動(dòng)中，春分點(diǎn)了連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)某地午圈所經(jīng)歷的時(shí)間間隔稱為恒星日(siderealday)，即：l恒星日＝天球旋轉(zhuǎn)(360o)所經(jīng)歷的時(shí)間間隔。l恒星日可分為：l恒星日＝24恒星小時(shí)(24h)；l恒星小時(shí)＝60恒星分鐘(60m)；1恒星分鐘＝60恒星秒鐘(60s)。在一個(gè)恒星日中，春分點(diǎn)Υ在同一個(gè)午圈上連續(xù)兩次上中天，這期間