(天文选修课)时间和历法
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原子钟
9192631770
• 秒的新定义： 1967 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
定义，即铯原子同位素 Cs133基态超精细
能阶跃迁的 9,192,631,770 个周期所持续
的时间定为 1 秒，称作「原子秒」。
• 原子时（AT，Atomic Time）： 由原子钟按原子秒导出的时间。
本初子午线
国际日期变更线
夏令时
0
0
3
3
21
18
21
6
6
18
15 9
12
9
15
12
（4） 新的世界时计量系统
历书时（ET ，Ephemeris Time ） 原子时（AT ，Atomic Time ） 协调世界时（UTC，Coordinated Universal Time）
20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 匀的。一年中有快有慢，并有长 期减慢现象。
• June ：罗马婚姻女神 Juno
• July ： 儒略大帝 • August ： 奥古斯都 大帝 • September : 拉丁文 “7” • October : 拉丁文 “8”
• November : 拉丁文 “9”
• December : 拉丁文 “10”
现行公历的纪元，是从“耶稣降生”的那年算起的。
1582年格里高利改历
1582年格82年10月15日
间去掉10天。 以后“世纪年”只有被400整除的年份 才是闰年。 改变后的历法称 “格里高利历”
即现在通行的公历
• 格里高利历主要缺点：
• 1. 元旦无天文学意义;
• 2. 各月名称杂乱，日数不均等;
时间
北 京 天 文 馆 王 玉 民 博 士
和
历法
第一部分 时间及其计量
（1）时间的概念
（2）计时仪器、时间服务
（3） 时间的种类、时间计量系统
（4）新的世界时计量系统
第一部分 时间及其计量
（1）时间的概念
• 时间的本质：
物质运动变化的序列和持续的性质。
时间有“时段”、“时刻”两个 含义
历法需要规定的：
• 纪元：历法开始起算的年代。
• 岁首：一年的开端。
• 一部历法还要规定每年所含的日数，如何
划分月份，每月有多少天。
• 历法就其基本原理来讲，只有三种：
太阴历（阴历）
太阳历（阳历） 阴阳历
（2）太阴历
太阴历又叫阴历，是以月亮的圆缺变化为
基本周期而制定的历法。
世界上现存阴历的典型代表是伊斯兰教的
2000 2001 2002 2003 2004
地球、月球的运动给出三种天然的 时间单位：日、月和年。
时间的单位： 年 月 日 时 分 秒
盛年不重来，
一日难再晨，
及时当勉励，
岁月不待人。
——陶渊明
（2）计时仪器
太 阳 是 天 然 的 钟 表 。
先 民 日 出 而 作 ， 日 入 而 息 ，
±0.5微秒 ±100纳秒 ±50纳秒 ±50纳秒 ±20纳秒 ±10纳秒
±5×10-12 ±3×10-12 ±1×10-12 ±5×10 -13 ±2×10-13 ±5×10-13
时 间 的 台 阶
时间服务包括：
测时 守时 授时
测时
守时
授时
电台
用户
地球
（3） 时间的种类和时间计量系统
January February March April May June July August September October November December
• January : 罗马神话门神 Janus • February : 拉丁文“洁净”，以度新年 • March : 罗马战神 Mars • April ：拉丁文“开启” • May ：罗马女神“春与滋长”
钟、天文钟（误差千分之几秒）
4. 石英钟（1929，300年差1秒）
5. 原子钟（1949，铯钟500万年差1秒）
现代社会对高精度时间的要求
用户 电视校频 电力传输网 时刻准确度 ±1微秒 频率稳定度 ±5×10-12 ±1×10-11
高速数字通信网 长河二号导航台 卫星测轨 巡航导弹 卫星导航 电子侦察卫星
阴历。
• 伊斯兰教阴历安排：
• 1年为12个月，单数月为“大建”，30天； 双数月为“小建”，29天 。 • 平年354天，闰年355天 。 • 逢闰之年，将12月改大月为30天 ，30年11
闰。
• 以儒略历公元622年为纪元，7月16日 为元
旦。
回 历 的 置 闰 年 份
• 回历积32.6回归年，与回归年 相差一年。
（3）太阳历
• 太阳历又称为阳历，是以地球绕太阳公转 的运动周期为基础而制定的历法。
• 太阳历的历年近似等于回归年，一年12个 月，这个“月”，实际上与朔望月无关。
• 目前通行世界的公历就是一种阳历。 • 公历最早是古罗马人向埃及人学得制定的， 并随着罗马帝国的扩张和基督教的兴起而 传播于世界各地。 • 这部历法浸透了人类几千年间所创造的文 明。
老的时间定义：基本单位是日、回归年， 再划分时、分、秒。
新的时间定义：
基本单位是秒，
分、时、日、年由秒累加得出。 原子钟不仅用来计量时间，它本身 就是时间标度产生器。
• 1967年起，原子时取代历书时，
从1958年1月1日世界时0时起算。
• 关于原子时存废的争论
• 协调世界时（UTC， Coordinated Universal Time）
日 晷
西 汉 漏 壶
沉 箭 漏
浮 箭 漏
多级漏壶
水 运 仪 象 台
惠 更 斯 摆 钟
布 拉 格 市 政 厅 天 文 钟
石 英 钟
原子钟
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 2. 漏壶（一天误差10分钟 ） 3.机械钟——水运仪象台，惠更斯摆
• 朔望月的长度并不是固定的，有时长达29 天19小时多，有时仅为29天6小时多。
• 朔望月的平均长度为29天12小时44分3秒 （29.5306日） 。
• 年、月、日是历法的三大要素。 • 回归年、朔望月、真太阳日 • 历法之所以复杂，是由于它所依附的各种 基本周期不能整除。全部历法史就是不断 试着调整那些难以调整的日数、修改那些 置闰体系的历史。
历书时（ET ，Ephemeris Time ） 1960 年世界度量衡标准会议定义 公元1900年为“平均太阳年”。秒定 义更改为：一秒为平均太阳年之 31556925.9747 分之 一，称1历书秒。
• 历书时的特点： 1.时间均匀； 2.不易获得，精度低。
世界第一台原子钟（1000年误差1秒）
• 恒星日
• 真太阳日 • 平太阳日
子午线
恒星日：同一恒星连续两次通过某
地天文子午面 的时间间隔。
真太阳日：太阳圆面中心连续两 次通过某地天文子午面的时间间 隔。
• 真太阳日长度不等，最长与最短的一 天相差达51秒。
19世纪末，天文学家纽康设计了一个假想天体——平太阳
春分点 黄道 平太阳 赤道 真太阳
• 靠24节气确定太阳位置；
• 以无中气的月为闰月。
二十四节气的确定：节气就实质而言是属于阳历范畴。
• 以春分点为0点，分黄道360度为二十四等 分，两等分点相隔15度，太阳走15度为一 节气：
• 立春、雨水、惊蜇、春分、清明、谷雨； 立夏、小满、芒种、夏至、小暑、大暑； 立秋、处暑、白露、秋分、寒露、霜降； 立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒。
第四个“庚”日为中伏（二伏），
立秋日起第一个“庚”日为末伏（三伏）。
• 儒略日： • 不用年月的长期记日法。
• 法国人史加利泽（Scaliger）制定，
• 以公元前4713年（—4712年）1月 1日世界时12时为起算点。 • 2004年1月0日世界时0点是儒略日 2453004.5日。
谢 谢！
区
时
世界时
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， 称为“地方时”。
11
12
13
10 9
巴格达
14 15
16
8
伦敦 北京
区时
东经120°
时间的换算：
两地的地方（平）时差等于经度差。
15度＝1小时
世界时：0°经线（本初子午 线）所在地方的标准时。
UT （Universal Time）
古 埃 及
儒 略 恺 撒 大 帝
·
儒略历的主要内容： • 每年分12个月，第1、3、5、7、8、10、 12月是大月，大月每月31天。第4、6、9、 11月为小月，小月每月30天，平年2月28天。 平年一年365天；
• 每隔三年设一闰年，闰年366天；
• 历年平均长度为365.25日。 • 以冬至后第十天作为起算年的岁首。
• 3. 与星期关系不确定。
（4）
• 阴阳历：兼顾月亮绕地球的运动周期和地
球绕太阳的运动周期而制定的历法。
• 我国的农历是典型的阴阳历。
我国农历的主要内容： • 大月30天，小月29天 ，一年12个月， 年长 354-355天； • 闰年13个月，长 383-384天； • 大小月依观测推算而定，初一永为朔日；
平太阳日：平太阳圆面中心连续两
次上中天的时间间隔。
平太阳时
1个“平太阳日”等分为24个“平太阳小时”，
1个“平太阳小时”再等分为60个“平太阳分” 这就是我们日常生活中所使用的时间。
1个“平太阳分”又等分为60个“平太阳秒”。
