时间尺度及其换算

球面天文学 方位天文学 实用天文学 天文地球动力学
天体力学与天体测量基础
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天文测距与测角 已经达到的精确度与目标精确度
天文测角与测距方法
卫星激光测距 月球激光测距 射电火星测距(Viking & Pathfinder) 太阳系激光测距 (2013后) 脉冲计时法测脉冲双星轨道之改变 Hipparcos卫星天文测角 VLBI天文测角 1 cm 1 mas 100 μas 10 μas
时空的伽利略变换：
百度文库
x Rx vt d
t t
d 2 dx 2 dy 2 dz 2
x
d
x
天体力学与天体测量基础 时空参考系及其变换
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爱因斯坦的时空观
罗伦兹变换和狭义相对论
t
x
2
t v c x 1 v c
2
t, x
事件
x v c t 1 v c
天体力学与天体测量基础
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GAIA全天球天体物理天体测量干涉仪 Global Astrometric Interferometer for Astrophysics
天体力学与天体测量基础
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GAIA 卫星的发射及轨道
GAIA 卫星计划于2013年在 Kourou 欧洲空间发射场用 Ariane 5. 火箭发射. •载荷 = 800 kg •服务模块= 900 kg •系统余量 =300kg •燃料=1000 kg •发射配件 = 100 kg
gij
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1PN理论：DSX 框架
2w 2 w2 g 00 1 2 c c4 4 i goi 3 w c 2w gij ij (1 2 ) c
t , x w t , x G d x . x x
3 i i 3
坐标时：度规方程中的时间变量，快慢与局部 引力场有关。 太阳系内，最重要的参考系有两个： 太阳系质心参考系，所有太阳系天体的运动 都与它相联系； 地心参考系，包括地面观测者在内所有地 球物体的运动都与它相联系。 • 这样就派生出了两个时间系统： • 质心坐标时，简记为TCB • 地球坐标时，简记为TCG
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时间尺度及其换算

科学时空观发展史 时空度规与坐标时
质心力学时(TDB) 地球时（TT）

原子时（TAI） 世界時（UT1）和协调世界时（UTC）
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科学时空观发展史
从伽利略和牛顿到爱因斯坦
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伽利略和牛顿的时空观
GAIA天文测量卫星规划于2013年发射 计划测定10亿颗亮于20星等的恒星，其角位置平均精 度为200 μas。

其中亮于15星等的星，其角位置平均精度为 10 μas。 其中亮于12星等的星，其角位置平均精度为 3 μas。


计划进行多波段光度和简单光谱测量。 观测数万个外太阳系行星系统，对其做轨道分类；数 十万颗太阳系中的小行星；约50万颗远处的类星体； 若干附近的星系。 对于恒星在银河系中何时形成、如何聚集，以及银河 系中暗物质的分布等问题的研究，会有深长的进展。 GAIA将成为天体测量中的另一次大革命。
GAIA卫星 计划运行于围绕日地 L2 点的李蕯如型椭圆 轨道上
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怎样学好这门课？
提高课堂学习效率 课后及时复习巩固 师教生，生教师，师生互动 内容分掌握、了解两层

天体力学与天体测量基础
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关于我



李广宇 中国科学院紫金山天文台研究员 南京大学高级访问教授，空间环境与航天 动力学研究所顾问 中国空间技术研究院863项目合作者 德国马普引力物理研究所LISA项目合作者 澳门科技大学特聘教授 2012年中国天文学会天文学突出贡献者获 奖者
2
2
d cdt d x
2
d 事件间的4维时空间隔
闵可夫斯基空间
天体力学与天体测量基础
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广义相对论
爱因斯坦从等效原理出发，于 1915年提出了广义相对论。 在广义相对论中，牛顿绝对时 间和绝对空间的观念不再成立， 而代之以时空度规和「连接」 的观念。

事件间隔： ds2 g00c2dt 2 2g0icdtdxi gijdxidx j 度规张量
已达到精确度
3 mm 1 cm 5 m
目标精确度
1 mm 1 mm
3 mm
GAIA卫星天文测角 (2013-)
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3 μas
4
Hipparcos天文测量卫星
High Precision Parallax Collecting Satellite 1989 年8月8日发射
天体力学与天体测量基础
铯、铷原子钟
18
当代时间基准
铯原子喷泉钟，2×10-15
中子星钟
天体力学与天体测量基础
NIST-F1，3×10-16 1s/10亿年
19
原时
时间基准的基础
d cdt d x
2 2
2
dx 0
d cdt
原时：和物体一起运动的钟度量的时间间隔
天体力学与天体测量基础
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坐标时 TCB 和 TCG
天体力学与 天体测量基础
天体力学与天体测量基础
1

引言 课程背景 学时安排 教学要求

时间尺度
时空度规 坐标时、力学时和原子时 与时间有关的几个概念 儒略日

程序设计入门
天体力学与天体测量基础
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天体测量学
天体测量学是测量天体位置与运动、建立基本 参考坐标系和测定地面点坐标的天文学分支， 为天文观测数据归算处理提供基本手段。 主要分支
G 2 w t , x G d x 2 2 x x 2c t
t , x

d 3 x t , x x x ,
t, X 引力质量密度，
天体力学与天体测量基础
i t, x 质量流密度
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时间计量的历史
中星仪，1s/3年
天体力学与天体测量基础
5
Hipparcos 天文测量卫星
目标: 118,000 颗恒星 星等上限: 12.5 天体测量分辨率: 0.001 角秒 光度测量分辨率: 0.002 星等

天体力学与天体测量基础
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GAIA全天球天体物理天体测量干涉仪 Global Astrometric Interferometer for Astrophysics