時間的觀念是從太陽的有規(guī)律的運動中得來的。所以,講時間就得弄清太陽的運動。平常人們所見的太陽的東升西落現象,是一種表面的現象,它是地球自轉運動的反映。由于我們居住的地球不停地自西向東在旋轉,才產生了太陽、月亮與星星的東升西落現象。打個比方說,人們坐在前進的火車內,總是看見兩邊的山林、田野不斷地向后移動,實際上是火車在前進。因此,山林、田野的后退運動可以稱之為視運動(用眼看是那樣地運動,實際上不是)。關上的日月星辰自東向西的運動,就是一種視運動,它們在一晝夜中轉一周,所以就叫做周日視運動。天體的周日視運動是地球自轉的反映。 自我們的地球除了自轉以外,還有圍繞太陽的公轉運動。地球以每秒鐘30公里的速度,圍繞太陽旋轉,旋轉一周為一年。與此相應地,我們見到太陽在天空中一年移動一周,稱為太陽的周年視運動。從圖2中不難看出,當地球由A走到B時,見到太陽在天空中由C走到D。地球繞太陽一周,也就見到太陽在天空中移動一周?!缎驈埳蠂蕹潜?/p> 太陽的周年(視)運動,大們不易直接感覺出來,但只要耐心地長期地觀測就可看出。白天天空太亮,看不見星星,看不出太陽的移動,但是在太陽下山后,可以看看最接近太陽的星座是哪個星座。經過一些時日(比如一個月),再看看天黑時西方出現的星座,這時原先的星座已沉沒了,出現的是它東邊的星座,這表明太陽在向東移動了。當然,你也可以觀察子夜時(與太陽所在位置恰好相對時)頭頂南方的星座的移動,來了解太陽的周年(視)運動。太陽在天空中自西向東移動的路線,稱為黃道(古時人們?yōu)榱藚^(qū)別日月的運行路線,用黃色與白色來畫,因此,就將表示太陽移動的路線叫黃道,表示月亮移動的路線叫白道)。黃道經過十二個主要星座,習慣上稱這些星座為十二宮。它們的名稱如下表 太陽在一年( 365.2422日)內沿黃道移動一周360°,因此每天向東移動約1。實際上太陽沿天空移動的速度是不均勻的。這是因為我們地球圍繞太陽公轉的軌道是橢圓形的,公轉的速度有快有慢。每年一月初(圖3 )地球距離太陽最近,公轉速度最大,七月初地球距離太陽最遠,公轉速度最小。地球運行的速度有快有慢,自然就反映出太陽的周年(視)運動也有快有慢。秒動最快的時候,太陽每天在黃道上走1°01’多,慢的時候,只有57'多一點。 為了表示黃道在天空的位置,需要引用天球的概念。大家都有這樣的感覺,無論我們走到哪里,都覺得天空好像半個球面蓋在頭上,由此就產生了“天球”的概念。觀測者的眼睛可作為天球的球心,但通常以地心作為天球的中心。天球的半徑是無窮大(作圖時常取為一個單位)。通常將地球的自轉軸無限延長到與天球相交,這相交的點叫做北天極與南天極。地球的赤道平面無限擴大與天球相交的大圓圈,叫做天赤道。 有了這么一個假想的天球,如果將太陽周年(視)運動的路線畫上去,就是黃道(圖中的KK)。不難看出,黃道與赤道有一個23度半的交角(叫黃赤交角,我國在戰(zhàn)國時代就測量出來了)。由于這個黃赤交角,使我們的計時工作碰到一些困難。那是什么樣的困難呢?后面再說。 讓我們回到時間的計量上來談。從古代起,人們就以太陽高度最高的時刻作為正午。太陽從正午開始向西移動,下山后,經過一個黑夜,漢從東方升起來,再到正午,這么一圈所經過的時間間隔,就叫做一個真太陽日。真太陽日分為24小時,就是真太陽時。古時用日暑(音軌)記的時間,就是真太陽時。 后來發(fā)現,一年內真太陽日的長度逐日不同,最長與最短時可相差51秒鐘。原因就在于前面所說的兩點:一是太陽視運動速度不均勻,二是黃赤交角。我們計量時間是以地球自轉為標準的,也可以說是以天赤道為標準的??墒翘柺窃邳S道上運動,即使太陽視運動是均勻的(比如在相等時間內移過L,=L2,見圖5 ),但它們在赤道上的投影是不均勻的(圖中S≠S2)。因此,黃赤交角的存在,增加了計量時間的復雜性。 既然真太陽走得有快有慢,那么,要做一一個鐘表機械跟著太陽走,:有時快,有時慢,這是做不到的(鐘表機械只能是作比較均勻的旋轉).。所以,1820年法國科學院會議決定,將一年內各個真太陽日的平均值,作為一個“平均太陽日”或“平太陽日”。以平太陽日來定的時間就叫做“平太陽時”,或“平時”。后來世界各國都采用這種計時辦法?,F在,我們鐘表上的時間都是按平太陽時來計算的。 為了測量時間,人們就設想天上有一個“平太陽”(實際上是一個點,符號為①),它在天赤道上走,并且每天走的速度都一樣,也是一年走一圈。這樣,平太陽時也可以跟真太陽時一樣來定義了。比如,當平太陽在南方最高位置時是正午。平太陽由正午到下一次正午所經歷的時間間隔就是一個平太陽日。一個平太陽日分為24小時,1小時分為60分,1分分為60秒。這樣,一秒的長度就是平太陽日的86400分 一個回歸年長為365日5時48分46秒,或365.2422 平太陽日。習慣上省去“平太陽”,也就是365.2422日。但應理解,這“日”就是平太陽日。 上面講過, 真太陽在黃道上一年走一周,平太陽在赤道上一年走一周;真太陽的運行速度是不均勻的,平太陽運動的速度是均勻的。所以在任何一天,平太陽與真太陽并不會在同一個方向上,或者說,平太陽正午時,真太陽不一定是正午。因而兩者所表示的時刻就會不一致。也就是說,真太陽時與平太陽時不一致,它們的差別就叫做“時差”。用式子表示就是: 真太陽時—平太陽時=時差 或:視時—平時=時差 時差的數值已按天體力學的方法預先計算出來了,它刊登在“中國天文年歷”中。一年當中,每天的時差都是不相同的,最大的時差可達十六分鐘,最小的是零。一年有四次為零:約在4月15日,6月14日,9月1日,12月24日。每年同一天的時差值并不完全相同,而有微小的變化。 如果我們應用經緯儀或其它儀器觀測了太陽,定出真太陽時,然后查出時差值,就知道當時的平時時刻了。 |
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