時間這東西你搞懂了嗎？

最新 02-12

天球系統

天球是想出的一個與地球同球心、以任意距離為半徑的球。空間任意一點與球心連成的線，與天球的交點就是這一點在天球上的投影。

地球自西向東繞軸自轉，地球表面的點隨地球自轉產生的軌跡中周長最長的圓周線稱為赤道，赤道投射到天球上，就是天赤道。隨地球一起自轉的觀測者，會看到所有天體每天都繞著地軸反向做圓周運動，稱為周日視運動。

假設地球沒有自轉，這時候地球上的觀測者，會看到太陽每年都繞著地軸自西向東做圓周運動，稱為太陽周年視運動，運動的軌跡就是黃道。黃赤交角是四季形成的原因。黃道對於天赤道的升交點，就是北半球的春分點，夏至點、秋分點、冬至點由西向東依次位於黃道上剩餘三個四等分點。二十四節氣對應於黃道的24個等分點。

由於太陽與月亮的引力作用，在公轉過程中，地球的自轉軸保持傾角不變，繞與黃道垂直的軸緩慢的轉動（類似陀螺的進動），掃過一個圓錐面，這叫做地軸進動，其結果是黃道（包括分點和至點）退行。

恆星日

在天文學上，定義恆星日的不是具體的恆星，而是北半球的春分點。由於春分點的退行，天文學上的恆星日比地球的自轉周期短約8.4毫秒。

真太陽日

真太陽日是真太陽做周日視運動連續兩次上中天（為了照顧生活習慣後被改為下中天）的時間間隔，又叫視太陽日。首先，地球公轉的軌道是一個橢圓（而不是正圓），在近日點的運動速度最快，遠日點最慢。其次，即使太陽在黃道上勻速運動，因為黃赤交角，地球運動速度投影到天赤道上的速度也不一樣。因此，一年中的真太陽日是在分點、至點、遠日點和近日點之間逐漸變化的，3月26/27日和9月12/13日最短，6月18/19日和12月20/21日最長。春分到秋分是186天，秋分到春分是179天。

平太陽日

在黃道上建立第一個輔助點：在黃道上均勻運動，其速度等於真太陽的平均速度，並與真太陽同時過近日點和遠日點。在赤道上建立第二個輔助點：在赤道上勻速運動，其速度等於真太陽的平均速度，與第一個輔助點同時過春分點和秋分點。第二個輔助點為在赤道上做勻速運動的平太陽。

平太陽做周日視運動連續兩次上中天的時間間隔就是平太陽日。平時的一日就是一平太陽日，分為24小時。

地球以23小時56分4秒的周期由西向東自轉，太陽也在由西向東做周年視運動，地球需要轉滿24小時才能使太陽回到上中天。所以恆星日比平太陽日短約4分鐘。

時差

真太陽和平太陽同時從春分點出發，真太陽在黃道上做非勻速圓周運動，平太陽在天赤道上做勻速圓周運動，真太陽時與平太陽時時刻之間存在時差，時差最大時是16分。一年中大約在4月15日、6月14日、9月1日和12月24日時差為零。

世界時（UT）

為了統一不同的地方時，格林威治子午線（本初子午線）的平太陽時（格林威治標準時間GMT，又叫UT0），被作為世界時。GMT開始是通過觀測恆星獲得，後來由特長基線干涉儀(VLBI)觀測來自宇宙中的無線電波源周期性的訊號獲得，未經任何改正。

GMT是以地球自轉為基準得到的時間系統，其精度受到極移（地球瞬時自轉軸在地球本體內的運動）和地球自轉不均勻變化的影響。為了消除長時間尺度下的極移影響，在UT0的基礎上加入了極移改正Δλ，得到了UT1。為了研究需要，在UT1基礎上加入了地球自轉速率的季節性改正ΔT，得到UT2。

國際原子時（TAI）

國際原子時是一種連續性時間，起算時間是1958年1月1日0時0分0秒。國際原子時秒的定義為：銫-133原子基態兩個超精細能級間躍遷輻射9192631770周所持續的時間。原子時的準確度為每日數納秒，而世界時的準確度則只有數毫秒。

協調世界時（UTC）

大地測量、天文導航、空間探測器的跟蹤、定位需要以地球自轉為基準的時刻，精密校頻等物理領域則要求以原子時為基準的均勻時間間隔，於是出現了協調世界時。它以國際原子時為計量基準（秒長為原子時秒），在時刻上盡量接近格林威治標準時間。為了確保協調世界時與世界時相差不會超過0.9秒，會在協調世界時內加上正或負閏秒，也因此協調世界時與國際原子時之間會出現若干整數秒的差別。