时间系统常识.doc

人类根据天体的运动周期建立了时间计量系统,本节和上节内容均属时间的计量,历法度量年、月、日,时间度量时、分、秒。

一般来说,在以上六种单位中,日是一种自然的单位,年、月为日的积累,时、分、秒为日的分割。
现代计量中基本的时间单位是秒。最初的秒长是从日长中派生出来的。日是天体周日运动的周期,如:恒星日、太阳日、太阴日。其中与人类生活最密切的是太阳日。而太阳日可分为真太阳日和平太阳日。
(一)真太阳日和平太阳日(P71)

真太阳日即前述的太阳日,是太阳周日运动的周期,太阳连续两次某地上中天的时间间隔。在1太阳日中,地球自转了360059′。
(1)特点:长短不等,因季节而变化。
(2)原因:
地球公转速度的不均匀(太阳周年运动的不均匀)
地球公转的平均速度为59′/日,但在近日点附近为61′/日,远日点附近为57′/日。所以,当地球——
1月初过近日点时,1真太阳日为地球自转360度61′的时间,
7月初过远日点时,1真太阳日为地球自转360度57′的时间。
黄赤交角的影响
即使地球在公转轨道上的公转速度是均匀的,由于ε的存在,真太阳日长短仍然不相等。
上面讨论地球自转时,总是假设地球自转和公转在同一平面上,即地球自转是赤道平面,太阳周年运动也是赤道平面,忽略了ε的存在。但实际上,太阳周年运动在黄道上进行,ε=23026′。当地球自转时,太阳每日平均在黄道上东移59′,地球自转和公转不是一个平面,不能简单相加。
如图:在二分日时,太阳每日黄经差造成的赤经差较小,此时地球自转<360059′;二至日时,太阳每日黄经差造成的赤经差较大,此时地球自转>360059′。
因此,真太阳日的长度大体是二至日最长,二分日最短,二者的变幅约为±21S。
综合上面两方面因素,ε的影响是主要的,其次才是公转速度的变化。公转速度的影响是使得冬至日要比夏至日更长一些,而春分日要比秋分日更短一些。
由于真太阳日的长度是不断变化的,不宜用作时间单位。科学家们以平太阳日取代真太阳日,以消除真太阳日中的不稳定因素。

(1)平太阳:在天赤道上以59′/日的速度作匀速运动的假想太阳。
(2)平太阳日:平太阳周日运动的周期。它是真太阳日长度的全年平均值。
与真太阳日相比,平太阳日消除了真太阳日中的不稳定因素,为地球自转360059′所用的时间。平常所指的时间均是指平太阳系统而言的。如1回归年=(平太阳)日,1朔望月=(平太阳)日。
但是,平太阳日的稳定性是以地球自转的稳定为前提的。当地球自转速度发生变化时,这种稳定性便不存在了。因此,平太阳日的长度仍是变化的。
(二)科学上时间单位的演变
以地球自转和公转运动周期为基础确定的上述计时单位,在人类的生产、生活中,具有极其重要的实践意义。在漫长的人类社会历史中,春种、夏锄、秋收、冬藏,“日出而作,日没而息”。一直是人们共同遵循的活动规律。
随着社会的发展,人们需要更精密的时间计量,于是产生了更小的时间计量单位——时、分、秒。它们都是对日这一时间计量单位进一步等分而得出的。如时是日的1/24,分是日的1/1440,秒是日的1/86400。时、分、秒的测定和表示,也是以具有稳定周期性和复现性的物质运动为依据的。利用摆的