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航海学讲义之时间
时间
最后的近义词时间系统
确定时刻有两个条件:
(1)时间单位(计量单位)。在这连续的一直向前的时间进行中,可选择一种比较均匀的、有连续重复周期的物质运动现象作为时间的计量单位。选择不同的计量单位就得到了不同的时间计量系统。
(2)确定时间计量的起点
测量时间和发布时间信号是天文台的主要任务之一。
德国国防军
1.世界时系统(Universal Time System)
(1)世界时系统
建立在地球自转基础上的时间系统,分为:
恒星时(s, Sidereal Time):以春分点为参考点的视运动现象得出的时间。是天文学上的专用时间,在航海中实际应用较少。
视太阳时(T⊙,Apparent Time):以视太阳(Apparent Sun)为参考点的视运动现象得出的时间。
平太阳时(T,Mean Solar Time):以平太阳(Mean Sun)为参考点的运动得出的时间。平太阳时又可分为地方平太阳时(Local Mean Time)和世界时(Universal Time,UT):零度经线处的平太阳时间。
(2)地球自转不均匀
地球自转不但不均匀,而且还有季节性和短期性的变化。现已弄清的有以下几种原因:①地球自转长期减慢的现象
引起长期减慢的原因,一般认为是受潮汐磨擦力的影响。日长大约在100年内增长0s.0016。
②地球自转不规则的变化
地球自转有时快有时慢。在快慢交替的时候,变化相当显著,变化量将超过地球自转在100年内长期减慢所积累起的数值。
原因:多方面,①内部物质的移动;②太阳光斑喷射的微粒子流与地球磁场耦合而产生得阻尼影响。
③地球自转的季节性变化
周期较短,变化周期为一年和半年,变化振幅最大可达0s.03左右。
原因:科学家们认为是由大气环流的季节性变化造成的。
④地球自转的短周期变换
周期为一个月和半个月,振幅在1毫秒以下,全部积累起来的影响在最大时也不超过3豪秒。
⑤极移
地球除自转速度不均匀外,地极在地球表面上24米×24米范围之内作反时针近似圆形螺旋曲线的周期运动,这种现象称为“极移”。周期约为一年。由于“极移”导致各地的经、纬度不同,从而各地天文台所测的世界时稍有差异。
1.世界时UT的分类
1955年第九届国际天文协会决定自1956年起要对观测世界时直接进行两项修正。世界时
UT可分为以下三类:
1)UT0:直接由天文观测得到的世界时。由于极移的影响使各地测得的UT0有微小的差别,所以不宜作统一的时间。
2)UT1:是由UT0经过极移改正后得出的时间,称为世界时。这是真正反映地球自转的统一时间。也是天文航海所用的时间。
3)UT2:是由UT1经过季节性改正后得出的世界时间。这是1972年以前国际公认的时间标准。但是,由于它仍旧存在着无法预测的长期减慢和不规则变化等因素的影响,所以在对时间精度提出更高要求的情况下,UT2也就不能作为均匀的时间标准了。
2.原子时系统(Atomic Time System)
(1)原子时(Atomic Time, AT)
1967年10月第十三届国际度量衡会议规定:将铯(Cs133)原子超精细能级跃迁频率的电磁震荡9 192 631 770周所经历的时间间隔定义为原子时1秒的时间长度。
1958年1月1日世界时(UT2)0h为原子时的起始历元。
到1986年10月1日,原子时已超前世界时达27秒以上,随着时间的推移,两者之间的差别将越来越大。
原子不能代替世界时固有的特性:原子时直接应用于生活、工作之中,也会给人们带来许多不方便。
(2)协调世界时(Universal Time Coordinated,UTC)
协调世界时是以原子时秒作为计量时间的单位,而在时刻上则要求与世界时(UT1)保持在±0. 9 s之内。协调世界时实际上是受世界时(UT1)制约的原子时。
跳秒
1971年国际无线电咨询委员会制定了实施细节。其要点是:
⑴协调世界时从1972年1月1日0h开始实施;
⑵协调世界时需通过跳秒调整来实现其时刻上与世界时(UT1)保持在0. 9 s之内的要求。跳秒每次调整1秒,称为闰秒。凡是增加1秒,即时刻推迟1秒,称为正闰秒。减少1秒,即时刻提前1妙,称为负闰秒。
⑶实施跳秒时间,在6月30日和12月31日世界时最后的1秒进行。3月31日和9月30日的最后1秒作为跳秒的补选用日期,而且如有必要,每个月月末的最后1秒都可实施跳秒调整。一个正闰秒在23h59m60s的下一秒是第二天的00h00m00s;而一个负闰秒在23h59m58s 的下一秒是第二天的00h00m00s。协调世界时跳秒的具体日期,是由国际时间局提前两个月通知各个天文台。海上工作者也可以从英版周版《航海通告》第Ⅵ部分对无线电信号表的改正部分中查到。
天体视运动吕不韦的故事
由于地球的自转和公转,以及天体在宇宙间的自行,使得天体在天球上的位置不断发生变化,人们在地球上所看到天体的相对运动现象称为天体的视运动。
1.天体周日视运动(Diurnal Apparent Motion of Celestial Body)
(1)天体的周日视运动
成因:地球绕地轴由西向东旋转一周,人们在地球上看见天体在天球上每日由东向西旋转一周,这种周而复始的现象称为天体的周日视运动。
方向:天体的周日视运动是地球自转运动所产生的相对运动,其运动方向是自东向西,与地球自转方向相反。
周期:一天。
伏案轨迹:
恒星:天体周日视运动的轨迹是平行于天赤道的小圆,称为天体周日平行圈或天体赤纬圈。
太阳、月亮、行星的赤纬圈是一条连续的球面螺旋线。
(2)天体周日视运动现象
天体周日视运动的变化现象主要取决于测者纬度?和天体赤纬δ的变化。
① 天体中天Meridian Passage or Meridian Transit
宝贵的反义词定义:在天体周日视运动中,当天体中心位于测者子午圈上时,称为天体中天;当天体位于测者午圈上时,称为天体上中天(Upper Transit)。当天体位于测者子圈上时,称为天体下中天(Lower transit)。 中天现象:①高度: 天体上中天时,高度最高 ② 地方时角:0? ③ 方位:不是正南(180?)就是正北(0?)。当天体赤纬δ与测者纬度异名,或δ
② 天体的出没(Rising and Setting of Celestial Body)
定义:天体中心经过测者真地平圈时,称为天体真出或真没。在天体周日视运动中,只要天体赤纬平行圈与真地平相交,天体就有出没现象
天体有出没的条件是:δ<90-?
如果天体赤纬δ>90-?时,则天体没有出没,当δ与?同名时,天体不没;异名时,天体不出。
如果天体赤纬δ=90-?,若δ与?同名时,天体正好不没;当δ与?异名时,天体正好不出。
③ 天体在上天半球的运动现象
四象限:当天体有出没时,如果δ与?同名,且δ<?时,天体在上天半球经过四个象限,并过测者东西大圆,地平以上的时间大于地平以下的时间。
两象限:①当天体有出没,而δ与?异名时,天体在上天半球只能经过两个象限,不过东
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西大圆,地平以上的时间小于地平以下的时间。②当δ与?同名,且δ>?时,经两个象限,过午圈,当天体方位圈与天体赤纬圈相切时,方位角达到最大值,这时天体位置角称距角。天体在距角处,位置角X =90?。
当δ=?且同名时,天体过天顶。
辣眼睛④ 特殊位置测者的天体周日视运动现象
当?=0?时,测者真地平与天赤道垂直,所有天体都有出没,天体在地平以上和在地平以下运行的时间都相等。
当?=90?时,测者真地平与天赤道重合,上天半球所有天体都不落,下天半球的所有天体都不出。
从3月21日到9月23日上半年太阳赤纬为北纬,北极则为极昼,南极则为极夜,下半年则相反。
结论:随着纬度升高,可见天体越来越来越少
3)天体在周日视运动中坐标值的变化
引起天体坐标值变化的原因很多。下面我们只讨论由天体周日视运动所引起的地平坐标值的变化。也就是说,在天体赤纬、测者纬度不变,而只有天体时角变化的情况下,天体高度和方位的变化。
2. 时角变化对坐标值变化的影响
养肺(1)时角变化对高度变化的影响
X dt
dh A dt dh sin cos sin cos δ?-=-= 结论:天体高度的变化速度取决于测者纬度和天体方位,或取决于天体赤纬和位置角。当测者纬度一定时,天体高度变化的速度仅与天体方位有关,即在同一方位圈上的天体,它们的高度变化速度相等,但加速度不相等(即变化不均匀)。