时间系统
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极移使地球上各点的经纬度发生变化，导致世界各地天文 台测得的世界时之间存在微小的差别。 1955年国际天文学联合会决定自1956年起，对直接观测到 的世界时作两项改正。
• 因此，世界时UT又可分为以下三种：
UT0：直接由天文观测得到的世界时。
UT1 ： UT0 经极移改正后得出的世界时，是
和空间 ，所以说 ，时间 在科学 上和日常生活中均是必 不可少的。 • 时间的含义有两个： （1）时间间隔：时间间隔是指客观物质运动过程 所经历的时间历程 （2）时 刻：时 刻是指客观 物质运动 某一状态发 生的瞬间
• 人们通过科学实践，相继选用了各种周期性变化 过程作为时间的测量标准，即时间的计量单位。 同时满足两个要求：
公元1260年
元
公元1276年 公元1313年 公元1316年 公元1360年
元 宋 元 元
公元1580年
明
西方传教士罗 明坚将自鸣钟 传入中国
明末吉坦然制 “通天塔”（自 鸣钟） 丁傅欲重建广 州镇海楼自鸣 钟 清宫“作钟处” 仿制改造机械 时钟 冯义和制“更钟”
“中国天主教史”
公元1600年
明
具体跳秒时间和方法可查阅英版《无线电信号表
》第二卷或英版《航海通告》第VI部分。
协调世界时UTC从1972年1月1日世界时00h开始实
施。
最近一次闰秒于北京时间 2015 年 7 月 1 日早晨出现， 当时北京时间出现了07:59:60的特殊现象。
时间系统框图
时 间
世界时系统 建立在地球自转基础 上的时间系统
• 作为时间计量单位，长短必须固定，所以视太 阳日不宜作为时间的计量单位。
• 但是视太阳日与昼夜交替的关系固定，符合人 们工作、休息的习惯——平时。
第四节 平时
• 平时（mean time）是建立在地球自转运动基 础上的时间系统，它是以平太阳为参考点， 以其周日视运动的周期作为时间的计量单位。
• 平太阳（mean sun） • 平太阳日（mean solar day） • 平时（mean time）
一、世界时系统
世界时系统（universal time system )是建立在地球自转 运动基础上的时间系统。也就是说，以地球自转周期作为时 间的计量单位。
以春分点为参考点得到：恒星时( sidereal time)
以太阳为参考点得到：视时( apparent time )
以平太阳为参考点得到：平时( mean time )或世界
视太阳日作为时间计量单位的缺陷
• 视太阳日与天球旋转所经历时间的关系
太 阳 日 ＝ 天 球 旋 转 （
360＋DRA）所经历的
时间 DRA 太阳赤经日变化 量
Q Z E
PN
为何视时不能作为时间的计量单位？ • 一年中，太阳赤经日变化量DRA最大约66´ .6, 最小约53´. 8 ，所以最长和最短的视太阳日相 差约51S，并且在逐日变化。
梁
殷夔制漫水或恒定 水位漏
“初学记”，殷夔“漏刻法”
隋 唐 唐 唐 北宋 金 北宋 北宋
耿询、宇文恺制大 “玉海”卷十一、“国史志”、 称式刻漏，献于隋 “宋史” 炀帝
吕才制“多壶式受 水壶刻漏”
“事林广记”、“六经图”
杨禹“山居新话”、“中国 唐代盛行赤道式日 元· 梅文鼎 晷，并于十七世纪 科学技术史”、清· 前传入欧洲 “日晷”备考三考 天文志”、“中国科 梁令瓒，一行制擒 “新唐书· 纵机构 学技术史” 燕肃制“莲花漏” 初学记 “六经图”、“大清会典” “初学记”
子圈所经历的时间间隔称为1视太阳日。
1视太 阳 日＝24视太阳小时（24h）； 1视太阳小时＝60视太阳分钟（60m）； 1视太阳分钟＝60视太阳秒钟（60s） 在一个视太阳日中，太阳在同一子圈上连续两次下中天，
这期间太阳正好完成一整周360°的周日视运动。所以视时
与角度之间同样存在着时、度换算的关系。
美国国家标准局的 铯原子钟NIST F-1
纪元
公元前2357~2258年
朝代
尧
计时仪器史
圭表、日晷测时已 达相当高的精度 中国的漏壶记时已 达很高的水平 日晷和漏刻计时同 时使用 浮子和漏箭 张衡制漏水浑天仪 李兰制“停表刻漏”， 又名“马上奔驰”
主要文献
殷墟出土卜辞“尚 书· 尧典” “周礼”、“初学记”、 唐孔款达“诗疏” “前汉书”、“中国科学 技术史”滴、清· 梅文 鼎“日晷”备考三考
“宣城县志”卷二十七
公元1745年
清
“雪桥县志”卷九
公元1773年 公元1796年
清 清
清史档案 存南京博物院
• 迄今为止时间计量标准可分为三类： 建立在地球自转基础上的世界时系统； 建立在地球公 转 基础 上由力学 定律所确定的 历书时 系统； 建立在原子能级跃迁频率基础上的原子时系统。
原子时（atomic time，AT）：以铯（Cs 133） 原子超精细能级跃迁的电磁振荡9,192,631,770周 所经历的时间间隔定义为原子时1s的长度。
原子时的起始历元为1958年1月1日0时（世界
时UT2)。 由于世界时不均匀——秒长不固定，近些年大 致逐年变长。因此，原子时与世界时时刻的差距越 来越大，一年可差1S左右。
第一周期运动的稳定性（均匀性）；
第二周期运动的复现性（重复性）。
• 这就是说，只能用一种均匀的、具有连续重复周 期的现象作为时间的计量单位。
古代计时工具：日晷
沙漏 滴漏 铜壶漏刻报时装置
浑仪 圭表
燕 肃 莲 花 漏
香 漏
水运仪象台
水运仪象台 的内部结构
西汉漏刻
红木星图节气天文钟
中科院国家授时中 心的铯原子钟
第二节 恒星时
• 恒星时（sidereal time）是建立在地球自转运动基础上 的时间系统，以春分点为参考点，以其周日视运动的周
期作为时间的计量单位。
恒星日 恒星时
地方恒星时 格林恒星时
恒星时与春分点时角的关系
恒星日
在周日视运动中，春
分点连续两次经过
PN
• 经差Dλ计算时: 东经E为“＋”值， 西经W为“－”值。
第三节 视时
• 视时（apparent time）是建立在地球自转基础上 的时间系统，它是以太阳⊙为参考点，以其周日 视运动的周期作为时间的计量单位。
视太阳日 视时
视太阳日作为时间计量单位的缺陷
视太阳日
• 定义：在周日视运动中，太阳中心连续两次经过某地
平太阳日与恒星日之间的关系
• 在天文航海中，平太阳赤经日变化量 DRA＝59´ .14可以 认为是一个定值。
• 由于平太阳有周年视运动，而春分点没有，所以1个平太 阳日比1个恒星日长3m56s.564m。 • 1平太阳日＝天球旋转（360＋DRA）所经历的时间 ＝天球旋转（360＋59.14）所经历的时间 ＝1恒星日＋3m56s.56
出现复式多壶漫流 刻漏
舒易简、于渊、周 宗制皇祐刻漏
沈括革新皇祐漏刻 沈括“梦溪笔谈”、“浮漏仪”
公元1090年 公元1250年
北宋 南宋
苏颂、辅公濂制 水运仪像台
“新仪像法要”
“香篆”钟和灯钟记 洪刍“香谱”、杨禹“山居新 时在中国广为流 话” 行 地平式日晷由西 方传入（携带式 日晷） 郭守敬制“周公测 景台”、“大明殿灯 漏” 宋代农夫已开始 使用田漏 杜子威、冼运行 制广州铜壶滴漏 詹希元制五轮沙 漏 “元史· 天文志”、“中国科 学技术史” “元史· 天文志” 王祯“农书”、“中国刻漏”、 梅晓臣“田漏” “广州延祐铜壶记” “明史· 天文志”、宋濂“五 轮沙漏铭”
h
平太阳日（mean solar day）
• 定义：在周日视运动中，平太阳连续两次经过 某地子圈所经历的时间间隔称为1平太阳日。 • 1平太阳日 ＝24平太阳小时（24h）；
• 1平太阳小时＝60平太阳分钟（60m）；
• 1平太阳分钟＝60平太阳秒钟（60s）。
在一个平太阳日中，平太阳在同一子圈上连续两次下 中天，这期间平太阳正好完成一整周 360°的周日视运动 。所以平时与角度之间同样存在着时、分秒与角度之间的 换算关系，只是平时的时、分和秒的长短与恒星时和视时 的有所不同。
视时
• 定义：在周日视运动中，太阳中心由某地子圈起，向 西运行所经历的时间间隔称为视时LAT。
• 太阳上中天时LAT＝12h，下中天时LAT＝00h。
• 与圆周地方时角的关系：
• LAT=LHA⊙±180° 其中：LHA⊙<180°取“+” LHA⊙>180°取“-”
Q S LHA Z E
PN
LAT
公元前722~221年
春秋战国
公元前201~公元9年
西汉
公元85年 公元132年
东汉 东汉
“玉函山房辑佚书”、 张衡“漏水转浑天仪制”
“晋书”
公元450
公元450
“初学记”
公元502 ~ 557年 公元660年 公元665年 公元618 ~ 906年 公元725年 公元1030年 公元1135年 公元1050年 公元1074年
时 (universal time ,UT、GMT)
• 从实测中证实地球自转的速率是不均匀的，并具有相 当复杂的表现形式，其中包含周期性变化、长周期性 变化、短周期性变化和不规则变化等等各种因素。从 而导致以地球的自转周期作为时间的计量单位也是不
均匀的。
• 另外，地球在自转的过程中还存在“扭动”现象，从而 使地极产生移动，简称极移。
天文航海所需要的世界时；
UT2：UT1经过季节改正后得出的世界时。
• UT2是1972年以前国际上公认的时间标准。
二、原子时系统（atomic time system ）
原子时系统是建立在原子能级跃迁频率基础上的 时间系统。 原子时（atomic time，AT） 协调世界时（coordinated universal time， UTC）
：在周日视运动中，春分点由格林午圈起，向
西运行所经历的时间间隔称为格林恒星时。
地方恒星时（LST）
在同一时刻，任意经度上的地方恒星时LST与格林恒 星时GST同样存在如下“东大西小”的关系： • LST2 ＝LST1＋Dλ • Dλ ＝λ 2 －λ 1 上式中： • LST1是测者1的经度λ 1所对应的地方恒星时； • LST2是测者2的经度λ 2所对应的地方恒星时；
协调世界时（coordinated universal time ，UTC）
：以原子时秒为时间计量单位，在时刻上与世界时UT1 保持在0.9S之内。 协调世界时满足上述条件是通过“跳秒”来实现的 。调整的时刻是在12月31日或6月30日最后一秒。对原 子时增加1S称正跳秒，减少1S称负跳秒。
通常：23h59m59s之后是次日的00h00m00s 。 正跳秒：23h59m60s之后是次日的00h00m00s。 负跳秒：23h59m58s之后是次日的00h00m00s。
第三章 时间与天体位置
航海教研室 刘强
目
• 第二节 恒星时 • 第三节 视时 • 第四节 平时 • 第五节 区时
录
• 第一节 时间系统概述
• 第六节 时间与天体位置
第一节 时间系统概述
• 时间 和空间 是物质 存在的基本属 性。任何物质运动 都
何 为 时 间 ？
在时间 和空间内发 生。人类 的一切活动 都离不开时间
某地午圈所经历的时
间间隔称为1恒星日
（sidereal day）。
E
恒星时（具有地方性）
• 地方恒星时（Local sidereal time，LST）：在 周日视运动中，春分点由某地午圈起，向西运 行所经历的时间间隔称为地方恒星时。
源自文库
• 格林恒星时（Greenwich sidereal time, GST ）
• 时差（equation of time，ET）
平太阳
• 平太阳（mean sun）是一个假想的天体，它
在天赤道上向东作匀速的周年视运动，其速度
等于视太阳在黄道上运行的平均速度。
360 DRA 59.14 365.2422
24 m s DRA 3 56 .56 365.2422
恒星时 视 时
历书时系统 建立在地球公转基础 上的时间系统
平 时
原子时系统 建立在原子能级跃迁频率 基础上的时间系统
世界时UT0 由天文观测直接测定 世界时UT1 UT0经过极移改正 世界时UT2 UT1经过季节改正 协调世界时UTC 以原子时秒作为时间的计 量单位在时刻上与 UT1 保 持在0.s9以内
• 因此，世界时UT又可分为以下三种：
UT0：直接由天文观测得到的世界时。
UT1 ： UT0 经极移改正后得出的世界时，是
和空间 ，所以说 ，时间 在科学 上和日常生活中均是必 不可少的。 • 时间的含义有两个： （1）时间间隔：时间间隔是指客观物质运动过程 所经历的时间历程 （2）时 刻：时 刻是指客观 物质运动 某一状态发 生的瞬间
• 人们通过科学实践，相继选用了各种周期性变化 过程作为时间的测量标准，即时间的计量单位。 同时满足两个要求：
公元1260年
元
公元1276年 公元1313年 公元1316年 公元1360年
元 宋 元 元
公元1580年
明
西方传教士罗 明坚将自鸣钟 传入中国
明末吉坦然制 “通天塔”（自 鸣钟） 丁傅欲重建广 州镇海楼自鸣 钟 清宫“作钟处” 仿制改造机械 时钟 冯义和制“更钟”
“中国天主教史”
公元1600年
明
具体跳秒时间和方法可查阅英版《无线电信号表
》第二卷或英版《航海通告》第VI部分。
协调世界时UTC从1972年1月1日世界时00h开始实
施。
最近一次闰秒于北京时间 2015 年 7 月 1 日早晨出现， 当时北京时间出现了07:59:60的特殊现象。
时间系统框图
时 间
世界时系统 建立在地球自转基础 上的时间系统
• 作为时间计量单位，长短必须固定，所以视太 阳日不宜作为时间的计量单位。
• 但是视太阳日与昼夜交替的关系固定，符合人 们工作、休息的习惯——平时。
第四节 平时
• 平时（mean time）是建立在地球自转运动基 础上的时间系统，它是以平太阳为参考点， 以其周日视运动的周期作为时间的计量单位。
• 平太阳（mean sun） • 平太阳日（mean solar day） • 平时（mean time）
一、世界时系统
世界时系统（universal time system )是建立在地球自转 运动基础上的时间系统。也就是说，以地球自转周期作为时 间的计量单位。
以春分点为参考点得到：恒星时( sidereal time)
以太阳为参考点得到：视时( apparent time )
以平太阳为参考点得到：平时( mean time )或世界
视太阳日作为时间计量单位的缺陷
• 视太阳日与天球旋转所经历时间的关系
太 阳 日 ＝ 天 球 旋 转 （
360＋DRA）所经历的
时间 DRA 太阳赤经日变化 量
Q Z E
PN
为何视时不能作为时间的计量单位？ • 一年中，太阳赤经日变化量DRA最大约66´ .6, 最小约53´. 8 ，所以最长和最短的视太阳日相 差约51S，并且在逐日变化。
梁
殷夔制漫水或恒定 水位漏
“初学记”，殷夔“漏刻法”
隋 唐 唐 唐 北宋 金 北宋 北宋
耿询、宇文恺制大 “玉海”卷十一、“国史志”、 称式刻漏，献于隋 “宋史” 炀帝
吕才制“多壶式受 水壶刻漏”
“事林广记”、“六经图”
杨禹“山居新话”、“中国 唐代盛行赤道式日 元· 梅文鼎 晷，并于十七世纪 科学技术史”、清· 前传入欧洲 “日晷”备考三考 天文志”、“中国科 梁令瓒，一行制擒 “新唐书· 纵机构 学技术史” 燕肃制“莲花漏” 初学记 “六经图”、“大清会典” “初学记”
子圈所经历的时间间隔称为1视太阳日。
1视太 阳 日＝24视太阳小时（24h）； 1视太阳小时＝60视太阳分钟（60m）； 1视太阳分钟＝60视太阳秒钟（60s） 在一个视太阳日中，太阳在同一子圈上连续两次下中天，
这期间太阳正好完成一整周360°的周日视运动。所以视时
与角度之间同样存在着时、度换算的关系。
美国国家标准局的 铯原子钟NIST F-1
纪元
公元前2357~2258年
朝代
尧
计时仪器史
圭表、日晷测时已 达相当高的精度 中国的漏壶记时已 达很高的水平 日晷和漏刻计时同 时使用 浮子和漏箭 张衡制漏水浑天仪 李兰制“停表刻漏”， 又名“马上奔驰”
主要文献
殷墟出土卜辞“尚 书· 尧典” “周礼”、“初学记”、 唐孔款达“诗疏” “前汉书”、“中国科学 技术史”滴、清· 梅文 鼎“日晷”备考三考
“宣城县志”卷二十七
公元1745年
清
“雪桥县志”卷九
公元1773年 公元1796年
清 清
清史档案 存南京博物院
• 迄今为止时间计量标准可分为三类： 建立在地球自转基础上的世界时系统； 建立在地球公 转 基础 上由力学 定律所确定的 历书时 系统； 建立在原子能级跃迁频率基础上的原子时系统。
原子时（atomic time，AT）：以铯（Cs 133） 原子超精细能级跃迁的电磁振荡9,192,631,770周 所经历的时间间隔定义为原子时1s的长度。
原子时的起始历元为1958年1月1日0时（世界
时UT2)。 由于世界时不均匀——秒长不固定，近些年大 致逐年变长。因此，原子时与世界时时刻的差距越 来越大，一年可差1S左右。
第一周期运动的稳定性（均匀性）；
第二周期运动的复现性（重复性）。
• 这就是说，只能用一种均匀的、具有连续重复周 期的现象作为时间的计量单位。
古代计时工具：日晷
沙漏 滴漏 铜壶漏刻报时装置
浑仪 圭表
燕 肃 莲 花 漏
香 漏
水运仪象台
水运仪象台 的内部结构
西汉漏刻
红木星图节气天文钟
中科院国家授时中 心的铯原子钟
第二节 恒星时
• 恒星时（sidereal time）是建立在地球自转运动基础上 的时间系统，以春分点为参考点，以其周日视运动的周
期作为时间的计量单位。
恒星日 恒星时
地方恒星时 格林恒星时
恒星时与春分点时角的关系
恒星日
在周日视运动中，春
分点连续两次经过
PN
• 经差Dλ计算时: 东经E为“＋”值， 西经W为“－”值。
第三节 视时
• 视时（apparent time）是建立在地球自转基础上 的时间系统，它是以太阳⊙为参考点，以其周日 视运动的周期作为时间的计量单位。
视太阳日 视时
视太阳日作为时间计量单位的缺陷
视太阳日
• 定义：在周日视运动中，太阳中心连续两次经过某地
平太阳日与恒星日之间的关系
• 在天文航海中，平太阳赤经日变化量 DRA＝59´ .14可以 认为是一个定值。
• 由于平太阳有周年视运动，而春分点没有，所以1个平太 阳日比1个恒星日长3m56s.564m。 • 1平太阳日＝天球旋转（360＋DRA）所经历的时间 ＝天球旋转（360＋59.14）所经历的时间 ＝1恒星日＋3m56s.56
出现复式多壶漫流 刻漏
舒易简、于渊、周 宗制皇祐刻漏
沈括革新皇祐漏刻 沈括“梦溪笔谈”、“浮漏仪”
公元1090年 公元1250年
北宋 南宋
苏颂、辅公濂制 水运仪像台
“新仪像法要”
“香篆”钟和灯钟记 洪刍“香谱”、杨禹“山居新 时在中国广为流 话” 行 地平式日晷由西 方传入（携带式 日晷） 郭守敬制“周公测 景台”、“大明殿灯 漏” 宋代农夫已开始 使用田漏 杜子威、冼运行 制广州铜壶滴漏 詹希元制五轮沙 漏 “元史· 天文志”、“中国科 学技术史” “元史· 天文志” 王祯“农书”、“中国刻漏”、 梅晓臣“田漏” “广州延祐铜壶记” “明史· 天文志”、宋濂“五 轮沙漏铭”
h
平太阳日（mean solar day）
• 定义：在周日视运动中，平太阳连续两次经过 某地子圈所经历的时间间隔称为1平太阳日。 • 1平太阳日 ＝24平太阳小时（24h）；
• 1平太阳小时＝60平太阳分钟（60m）；
• 1平太阳分钟＝60平太阳秒钟（60s）。
在一个平太阳日中，平太阳在同一子圈上连续两次下 中天，这期间平太阳正好完成一整周 360°的周日视运动 。所以平时与角度之间同样存在着时、分秒与角度之间的 换算关系，只是平时的时、分和秒的长短与恒星时和视时 的有所不同。
视时
• 定义：在周日视运动中，太阳中心由某地子圈起，向 西运行所经历的时间间隔称为视时LAT。
• 太阳上中天时LAT＝12h，下中天时LAT＝00h。
• 与圆周地方时角的关系：
• LAT=LHA⊙±180° 其中：LHA⊙<180°取“+” LHA⊙>180°取“-”
Q S LHA Z E
PN
LAT
公元前722~221年
春秋战国
公元前201~公元9年
西汉
公元85年 公元132年
东汉 东汉
“玉函山房辑佚书”、 张衡“漏水转浑天仪制”
“晋书”
公元450
公元450
“初学记”
公元502 ~ 557年 公元660年 公元665年 公元618 ~ 906年 公元725年 公元1030年 公元1135年 公元1050年 公元1074年
时 (universal time ,UT、GMT)
• 从实测中证实地球自转的速率是不均匀的，并具有相 当复杂的表现形式，其中包含周期性变化、长周期性 变化、短周期性变化和不规则变化等等各种因素。从 而导致以地球的自转周期作为时间的计量单位也是不
均匀的。
• 另外，地球在自转的过程中还存在“扭动”现象，从而 使地极产生移动，简称极移。
天文航海所需要的世界时；
UT2：UT1经过季节改正后得出的世界时。
• UT2是1972年以前国际上公认的时间标准。
二、原子时系统（atomic time system ）
原子时系统是建立在原子能级跃迁频率基础上的 时间系统。 原子时（atomic time，AT） 协调世界时（coordinated universal time， UTC）
：在周日视运动中，春分点由格林午圈起，向
西运行所经历的时间间隔称为格林恒星时。
地方恒星时（LST）
在同一时刻，任意经度上的地方恒星时LST与格林恒 星时GST同样存在如下“东大西小”的关系： • LST2 ＝LST1＋Dλ • Dλ ＝λ 2 －λ 1 上式中： • LST1是测者1的经度λ 1所对应的地方恒星时； • LST2是测者2的经度λ 2所对应的地方恒星时；
协调世界时（coordinated universal time ，UTC）
：以原子时秒为时间计量单位，在时刻上与世界时UT1 保持在0.9S之内。 协调世界时满足上述条件是通过“跳秒”来实现的 。调整的时刻是在12月31日或6月30日最后一秒。对原 子时增加1S称正跳秒，减少1S称负跳秒。
通常：23h59m59s之后是次日的00h00m00s 。 正跳秒：23h59m60s之后是次日的00h00m00s。 负跳秒：23h59m58s之后是次日的00h00m00s。
第三章 时间与天体位置
航海教研室 刘强
目
• 第二节 恒星时 • 第三节 视时 • 第四节 平时 • 第五节 区时
录
• 第一节 时间系统概述
• 第六节 时间与天体位置
第一节 时间系统概述
• 时间 和空间 是物质 存在的基本属 性。任何物质运动 都
何 为 时 间 ？
在时间 和空间内发 生。人类 的一切活动 都离不开时间
某地午圈所经历的时
间间隔称为1恒星日
（sidereal day）。
E
恒星时（具有地方性）
• 地方恒星时（Local sidereal time，LST）：在 周日视运动中，春分点由某地午圈起，向西运 行所经历的时间间隔称为地方恒星时。
源自文库
• 格林恒星时（Greenwich sidereal time, GST ）
• 时差（equation of time，ET）
平太阳
• 平太阳（mean sun）是一个假想的天体，它
在天赤道上向东作匀速的周年视运动，其速度
等于视太阳在黄道上运行的平均速度。
360 DRA 59.14 365.2422
24 m s DRA 3 56 .56 365.2422
恒星时 视 时
历书时系统 建立在地球公转基础 上的时间系统
平 时
原子时系统 建立在原子能级跃迁频率 基础上的时间系统
世界时UT0 由天文观测直接测定 世界时UT1 UT0经过极移改正 世界时UT2 UT1经过季节改正 协调世界时UTC 以原子时秒作为时间的计 量单位在时刻上与 UT1 保 持在0.s9以内