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    nba赛程2018-2019:天文学时间与历法ppt

    • 素材大?。?span itemprop="fileSize">4.54 MB
    • 素材授权:免费下载
    • 更新时间:2016-08-31
    • 素材类别:高校大学PPT
    • 素材格式:.ppt
    • 关键提要:天文学
    • 素材版本:PowerPoint2003及以上版本(.ppt)
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    这是一个关于天文学时间与历法ppt,主要介绍了时间的本质、时间计量标准的发展、几种时间计量系统、地方时、世界时、区时、恒星时与平时的换算、历法等内容。

    PPT预览

    天文学时间与历法ppt

    PPT内容

    天文学时间与历法
         绝对的、真实的、数学的时间,由于它自身的本性,与任何外界事物无关的,均匀的流逝。                        ——  牛顿  ——
             当宇宙开始收缩时,时间不颠倒方向。人们会继续变老,所以不能指望等待宇宙收缩时去恢复你的青春。
                     —— 史蒂芬  霍金——
    时间是什么?
             时间是建立在物质的运动和变化的基础上的,时间和空间都是物质存在的基本形式,物质的运动与变化永远是在时间和空间中进行的。脱离了物质,脱离了物质的运动和变化,时间和空间都将是毫无意义的。
    时间基本原则
           选择某一运动规律已掌握,运动状态可观测到的具体事物。
         选取该事物的某一运动过程为时间的基本单位。
         选取该事物的某一运动状态为时间计量的起算点。
    §2、时间计量标准的发展
    1、时间计量和时间标准
           时间的计量包括时刻和间隔的计算,
           是既有差别又有联系的两个内容
    时刻:事物运动中,某一状态发生的瞬间。
    (可看成均匀流失的单方向几何直线--时间轴,轴上的一点为瞬间,人们建立一定的时间计量系统计量这个瞬间,赋予它以定量的标志即得到时刻。同一瞬间,所用时间计量系统不同,得到的时刻不同。)
    间隔:事物某一运动过程所经历的时间
      (两个瞬间之间的距离为时间间隔)
    2、以地球自转为计量标准世界时(UT)
    1)原始的时间计量系统
    初民 日出而作,日落而息—  以日出为起点,以一天为计量单位,计量标准为地球自转 。
    古人确立了以太阳连续两次在一地上中天的时间间隔为一天——用圭表、日晷计时(用铜壶滴漏守时)
         真太阳时——与地球自转不同步, 为什么?
     19世纪90年代人们设计了
         平太阳时、恒星时——与地球自转同步
         但都不是均匀的时间系统,  为什么?
    3、以太阳系天体的运动 为计量标准的历书时(ET)
    定义:
         以地球公转为依据,即观测太阳位置反演时间。是由力学定律确定的均匀时间。又称牛顿时。
    时间单位 :
        1回归年(1900年回归年长度) =365.2422历书日     
        1历书秒 =1/365.2422×24×60×60=
                 1/31556925.9747  (1回归年)
    起算历元:
     1900年1月0日12时 (公历1899.12.31)
      λ⊙=279o41’48”.04
    历书时的测定:
        在UT的某一瞬间,观测太阳位置,对照太阳历表,找出对应的时间。
    小结:
        均匀,秒长固定。但观测复杂,且精度不高。1960年启用,1967年后原子时取代了历书时,1984年后停用。
    由于地球自转的不均匀性使得天文方法所得到的时间(世界时)精度只能达到3年不差一秒,这已无法满足二十世纪社会经济各方面的需求。于是,一种更为精确和稳定的时间标准应运而生,这就是“原子时”,它的稳定度能够达到30万年不差一秒。目前世界各国都采用原子钟来产生和保持标准时间。
    4、以原子内部能级跃迁频率 为计量标准的原子时(TAI)
    定义:原子钟的稳定度达10 -13 秒(物理时)
      以原子内部的运动规律为基础建立的时间计量
      系统。
    起始点:
    为1958年1月1日 UT 0h。
        (即规定此瞬间原子时TAI与世界时UT重合。事后发现当初取的这一瞬间并非重合,而是相差了
       -0 s.0039,并一直保留下来。)
        UT=ATI-0 s.0039     ET=ATI+32s.84
        原子时自1972年1月1日0时正式启用。
         靠全世界100多台原子钟维持,经国际时间局统一进行数据处理,由各授时单位向全世界发布。 
    §3、几种时间计量系统
    一、真太阳时
    定义:以太阳视圆面中心的周日视运动为
    依据建立的时间系统。
    时间单位:真太阳日—真太阳连续两次下中天的时间间隔。
    起始点:  下中天(半夜)
    真太阳时以真太阳的时角度量:
       m⊙ = t⊙+12h
    与日常生活节律一致,
    但不能适应科学发展的需要。
    真太阳时的缺陷:
     最长(12.23)与最短(9.13)的真太阳日差51秒
    真太阳的视运动是地球自转与公转运动的共同反映
    (1)太阳在黄道上的运动不均匀。
         (地球公转轨道为椭圆)
    (2)即使太阳在黄道上运动均匀,由于黄赤交角的存在,投影在赤道上的太阳时角变化也不均匀。
    二、平太阳时
    1.平太阳
     19世纪末美天文学家钮康
    引入的一个假想参考点。
    第一个辅助点建立在黄道上:
        在黄道上均匀运动,其速度等于真太阳的平均速度,并与真太阳同时过近日点和远日点。
    第二个辅助点建立在赤道上:
        在赤道上匀速运动,其速度等于真太阳的平均速度,与第一辅助点同时过春分点和秋分点。
    第二个辅助点为在赤道上做匀速运动的平太阳。
    平太阳时:
    定义:以平太阳的周日视运动为依据建立的时间系统
    时间单位:平太阳日—平太阳连续两次上中天的时间间隔
    起始点:下中天
          平太阳时以平太阳的时角度量。
           m = tm+12h
         是一种基本均匀的时间系统
                       时差:    真太阳的时角与平太阳的时角之差。
    时差:η= t ⊙ – t m
          时差的零点与极大值:
          (一年中η四次为零,四次为极大值)
    三. 恒星时
    定义:以春分点的周日视运动为依据建立的时间系统。
    时间单位:恒星日—春分点连续两次上中天的时间间隔。   
    起始点:上中天
     恒星时在数值上
     等于春分点的时角。
       S = tr = α+ t
    当任一恒星时上中天时
    t=0;即s=α。
    1、真太阳时比恒星时每日约长4分钟
         太阳在周日视运动的同时,又以逆时针方向做周年视运动,每日在黄道上自西向东约运行1度,因此真太阳时比恒星时约长4分钟。 m⊙ ≈ s +3m56s
    四、协调世界时(UTC) (协调原子时秒长与世界时时刻的时间计量系统)
        世界时与原子时的折衷协调产物
        大地测量、天文导航、空间探测器的跟踪、定位需要以地球自转为依据的世界时时刻,精密校频等物理领域则要求以原子时为基准的均匀时间间隔。
         由于世界时的秒长逐年增加,势必造成世界时落后于原子时,一年内可累计达1秒左右。为避免原子时与世界时产生太大的偏离,1975年决定采用UTC系统,其时间单位用SI秒,其时刻与UT1的偏离保持在0.9秒内,保持方法为跳秒,跳秒前预先通知各使用门。
         UTC系统
    时间单位:原子时秒(SI)
    协调:用跳秒(也叫闰秒即增加1s或减少1s)的方法,使其与世界时(UT1)的偏离在0s9之内。(通常是正闰秒)
    调整时刻:每年首选是12月31日和6月30日或 3月31日和9月30日的最后一秒,由国际地球自转服务中心局(IERS)根据天文观测做出决定,并预先通知。
    启用时间:1972、1、1
      它虽不是严格均匀的时间系统,但与原子时有确定的换算关系,故其时刻能纳入均匀的时间计量。
      当前钟表所指示的时刻正是协调世界时。
    国际标准时间(UTC、TAI)的形成
        UTC:  Official Time for the World
           但UTC、TAI 是软钟(纸面钟)
    全球约50个时间实验室
    总共约280个高稳定性原子钟
    国际间高精度时间比对
    §4、地方时、世界时、区时
    计量系统的地方性
        恒星时、真太阳时、平太阳时是以春分点、真太阳、平太阳为参考点,以过当地子午圈的时刻为起算点,以时角量的。
         对于观测者,只要位于不同的地理经圈,就对应不同的天子午圈,因此,参考点过的天子午圈不同,所得时刻也不同。
     1、地方时:
    定义:
          以本地子午面为起算平面,根据任意量时天体所确定的时间。(s、m ⊙、m)
    地方时与地方经度的关系:
            在同一计时系统内,任意两地同一瞬间测得的地方时之差,在数值上等于这两地的地方经度之差。
    λA -λB = mA –mB = tA – tB
         SA – SB = tA – tB = λA -λB
    2、世界时与区时:
     世界时:(S、M⊙、M)以本初子午线为标准的地方时为世界时。  (λ= 0h )
        m - M = △λ ( + 东、 - 西 )
        s - S = △λ ( + 东、 - 西 )
    区时: (Th)为平时系统   ( λN = N150)
         把全球分成24个时区,每区跨经度150,各区把中央经线的地方时作为本区统一使用的标准时。这样的区域称为时区 ;这样的时间称为区时。  
    3、国际日期变更线——日界线
    日界线:太平洋中经度1800线(避开陆地与岛屿画出的一条国际日期变更线)。
           日界线东西两侧是东12时区与西12时区重合的区域,时分秒相同,但日期相差一天。
           由西向东每过一个时区,就要增加一个小时,因此,由西向东越过日界限,日期减少一天;而由东向西越过日界限,日期增加一天。
    §5、恒星时与平时的换算
      S、m是两个不同的时间计量系统
    1)时间单位不同:1恒星日≠1平太阳日
    2)起始点不同:  上中天;下中天
      
    因此,两时间计量系统的时间间隔不同,
    时刻也不同。
         时间间隔换算与时刻换算。
    一、时间间隔的换算
    回归年:平太阳连续两次过春分点的时间间隔。
    1 回归年=365.2422平太阳日
            =366.2422恒星日
    1恒星日=(1-1/366.2422)平太阳日
           = 0.9972696平太阳日
         m=s(1-1/366.2422)
    1平太阳日= (1+1/365.2422)恒星日
             =1.0027379恒星日
         s=m(1+1/365.2422)
    二、平时时刻与恒星时时刻的换算
    1、格林尼治的时刻换算:(λ=0o)
    1)已知平时求恒星时:M→S
          S=So+M(1+1/365.2422)
    2)已知恒星时求平时:S→M:
          M=Mo+S(1-1/366.2422)
    Mo
    So是当日世界时为零时所对应的恒星时。
       Mo是当日或前一日恒星时为零时所对应的世界时。
    2、任意经度区的时刻的换算
     (S=s-λ; M=m-λ; M=Th-Nh)
    1)已知区时化地方恒星时:
       S=So+M(1+1/365.2422)
       s=S0+(Th-Nh)(1+1/365.2422)+λ
    2)已知地方平时化地方恒星时:
      s=So+(m-λ)(1+1/365.2422)+λ
    3)已知地方恒星时换地方平时:
      M=Mo+S(1-1/366.2422)
      m=Mo+(s-λ)(1-1/366.2422)+λ
       =M0+s-(s-λ)1/366.2422
         §6、历法
    一、制历的基本原则:
     1、历法:推算年、月、日的时间长度,协调它们的关系,制定一定的时间序列法则。
     年:以地球公转为依据、四季变化的周期。
                  1回归年=365.2422平日
     月:以月球公转为依据、月相变化的周期。
                  1朔望月=29.5306平日
     日:以地球自转为依据、昼夜交替的周期 。
    这是三种完全独立的运动,没有简单的通约关系,是
    基本单位不能分割,这种整日数的年和月为历年、历月。
    2、历法的制定原则
    (1)尽可能准确反映天文客观规律的历法,才能正确的反映天象和四季变化。
    (2)日历要简单、明了、易记。宁可牺牲精度以满足简单。
    (3)有通用性,能为广大地区所接受。
    3、主要有三种类型
    (1)太阴历:(回历)以朔望月为基本单位。
    (2)太阳历:(公历)以回归年为基本单位。
    (3)阴阳历:(农历)以朔望月计月,以回
                        归年计年,二者兼顾。
    二、太阴历(回历)
      定义:以朔望月为基础,朔望月=29.5306日
      规定:每年12个月,大月30天 、小月29天,
            平均29.5天。
     12个太阴月:29.5×12=354日
     12个朔望月:29.5306×12=354.36708日
                  一年 相差8小时48分36秒
     置闰:为保证每年的年初与月初都为残月,
                  30年加11个闰日。
      置闰:30年11闰   太阴历年长: 354+11/30 = 354.3666日   12个朔望月:29.5306×12=354.36708日
    30年的历年长:354×30+11=10631日
    30年朔望月长:29.5306×12×30=10631.0124日
        30年共差17 m1 s,一年差41 s.5
        在30年的第2、5、7、10、13、16、18、21、24、26、29年为闰年,闰日加在闰年的最后一天。
               (可保证朔在月初和年首)
    优点:日期与月相吻合的较好
       缺点:历年长354 11/30 =354.3666日
         与回归年365.2422 比,一年就相差11日左右 ,3年就要短1个月,约17年就会出现月序与季节倒置的现象。
          因此,岁首逐年提前,与季节完全脱节。目前只有少数伊斯兰国家和地区在宗教节日上使用。
    三、太阳历(公历)起源于古埃及
           现公历(格里高利历)的前身是儒略历,是罗马的儒略.凯撒于公元前46年仿照古埃及历法制定的。
       儒略历
     定义:以回归年为基础,  回归年=365.2422日
     规定:每年12个月,大月31天(单)、小月 30天(双)、
                  2月(处决人犯的月份)平年29天。
     置闰:每隔三年一闰,闰年366天,加在2月。
          平均 历年长:365  1/4=365.25日
          回归年长:365.2422日,  400年差3天。
          年首:每年冬至后第十天。         
       儒略.凯撒于公元前45年逝世,掌权的僧侣把“每隔三年一闰”误解为“每三年一闰”。这样在短短的33年,就多了3个闰年。
       公元前8年,奥古斯都对历法又一次改革
      1、从公元前8年到公元3年不再闰年,把多闰的3年 扣回。
      2、将他出生的8月改成大月,有1、3、5、7、8、10、12为大月(31天),4、6、9、11月为小月(30天),平年2月28天。
      公元1582年:测得太阳3月11日过春分点比规定的3月21日提早10天,历日与天象不符,必对历法进行修正。
    格里历:罗马教皇格里高利十三世对历法又作了一次重大改革,定形为今天的公历。
    1、规定:1582年10月4日的第二天为10月15日。
    2、改为400年97闰:凡是年数可被四整除的为闰年,世纪年要被400整除才是闰年。
       格里历平均历年长:365 97/400=365.2425
        回归年长:   365.2422
         25s.9 /1年  ;   2h52m 48s / 400年
                    3300年才差一天
    优点:与季节相吻合
      缺点:月只是一个过渡单位,与月相无关。
        我国1912年采用格里历,但不用其纪年,直到解放后才采用。(民国三十八年)
        纪年:公历的纪元是人为的、带有宗教色彩。在公元532年罗马教皇宣布基督诞生的那一年为公元元年。而不是儒略 凯萨下令修改历日的开始时间。
              在公元532年后宣布532年前一年为元年。是出自宗教的需要,4是闰年周期数;19是朔望月周期数;7是星期的天数。4×19×7=532,保证复活节过532年会在同一日期、同一月相、同一星期序数重复出现。
    星期的概念
          体现了不同民族文化的奇特结合。
              人类命运受星辰影响最初来自巴比伦,他们认为:日、月、火、水、木、金、土星逐日轮流主管天上的事务,人们逐日轮流祭拜,七天一循环,慢慢就形成了星期。
            我国古代把日、月和五星称为七曜,为日曜日、月曜日、火曜日、水曜日、木曜日、金曜日、土曜日,后来就称星期几。
    四、阴阳历: (农历)
    历月长:大月30天、小月29天,大小月不固定, 依实际天象推算。
    历年长:使其平均历年长与回归年长尽量一致。
    置闰:19年加7个闰月
       平年     12个月      354或355天。
       闰年     13个月      383或384天。
          19年7闰:
    19个回归年长:
        365.2422×19=6939.6018
    19个历年长:
         29.5306×(19×12+7)=6939.68865
              19年相差 2h 05m 04 s
      闰月大致在第3、6、9、11、14、17、19年。
    二十四节气       农历中表示太阳位置的特殊方法
    每一节气太阳黄经均匀增加15度,但时间间隔不同。
    节气             中气            节气            中气
    立春  315 0    雨水  330 0   惊蛰  345 0    春分  0 0
    清明  15 0      谷雨  30 0     立夏  45 0      小满  600
    芒种  75 0      夏至  90 0     小暑  1050     大暑  1200
    立秋  135 0    处暑  150 0   白露  165 0    秋分  1800
    寒露  195 0    霜降  210 0   立冬  2250    小雪  2400
    大雪  2550     冬至  270 0   小寒  285 0   大寒  3300
    二十四节气歌
    春雨惊春清谷天,   夏满芒夏暑相连。
    秋处露秋寒霜降,   冬雪雪冬小大寒。
    每月两节不变更,   最多不差一两天。
    上半年来六、廿一,下半年来八、廿三。
    农历的闰月
       只能加在无中气的月份
       农历月:29或30天
       二十四节气的平均间隔:
                365.2422/12=30.4368日
                    30.4368>29或30
         这样无中气的月为闰月,前一月是几月就闰几月。
    干支纪法   我国历法的重要创造
              天干和地支按顺序搭配,共60个顺序又称“六十花甲子”,周而复始,循环使用。用来纪年、纪月、纪日、纪时。人出生时的年、月、日、时4组干支就是所谓的“生辰八字”。            干支序号表
    对于任一公元年数天干序号=   公元年尾数;
         地支序号=(公元年数/12)的余数
         公元年数=6×天干序号  -  5×地支序号
    干支最早是纪日,殷商时代就有了,六十日一循环,一直纪到现在(可在万年历上查)。
    干支纪月:大概始于春秋时代,同样是六十曰一循环,直到现在。
    干支纪年:是从东汉章帝元和二年(公元85年)至今未断。
    阴阳历的特点:
    1、以月相定日序,朔为初,两朔间隔定大小月。
    2、以中气定月序 ,无中气为闰月。
    3、二十四节气与阴阳历并行 ,阴阳历用于记事,二十四节气安排农时。
    五、 儒略日(JD)
    定义:一种不用年、月的长期纪日法
    起算点:公元前4713年儒略历1月1日     
                世界时12点。
    优点:便于计算相隔若干年两事件的天数
    改进儒略日(MJD):
    起算点:1858.11.17 世界时零时
              MJD=JD -2,400,000.5
    注:公元前4713年,
        天文上计为- 4712年。
     

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