時間系統芻議

摘要時間和人們的生活息息相關，特別是隨著現代社會的高速發展，對高精度時間頻率提出了更高的要求，但隨之而來的就是令人感到迷茫的時間系統。鑒于此，本文針對教學、科研及人們生活中常用的時間系統做了闡述。

關鍵詞 時間系統 世界時 原子時 太陽時 恒星時

中圖分類號：O412.1文獻標識碼：A

About Time System Discussion

MA Ke， HAO Yiqing， SU Li'na

(The Second Artillery Qingzhou Force Academy， Qingzhou， Shandong 262500)

AbstractTime and people's life are very close， especially with the development of modern society， people put forward higher request on the high precision time， but following is time system which people feel confused. In view of this， this article does simple introduction of time system which used for teaching and scientific research.

Key wordstime system; UT; AT; MT; ST

自從人類有了歷史，時間就和人們的生活緊緊聯系起來。隨著信息時代的到來，人們對時間提出了更高的要求，特別在航空航天、衛星通訊、導航定位、電力傳輸、科學計算等領域都要求建立在嚴格的高精度時間基準之上。為了得到既有準確時刻，又有精確秒長的時間，人們就建立了不同的令人感到迷茫的時間系統，下面我們就簡單介紹下科學研究及人們生活中常用的時間系統。

1 世界時（UT）

世界時以本初子午線的平子夜起算的平太陽時，又稱格林威治平時或格林威治時間。但由于世界時是以地球自轉為基準得到的時間尺度，其精度受到地球自轉不均勻變化和極移的影響，為了解決這種影響，1955年國際天文聯合會定義了UT0、UT1和UT2三個系統：（1）UT0系統是由天文觀測直接測定的世界時，未經任何改正。該系統曾長期被認為是穩定均勻的時間計量系統，得到過廣泛應用；（2）UT1系統是在UT0的基礎上加入了極移改正△λ；（3）UT2系統是在UT1基礎上地球自轉速率的季節性改正△T；

它們之間的關系可以表示為：

UT1=UT0+△λ

UT2=UT1+△T

世界時在1960年以前，曾作為基本時間計量系統被廣泛應用，但由于它不是一種均勻的時間系統，后來先后被歷書時和原子時所取代，但在日常生活、天文導航、大地測量和宇宙飛行等方面仍屬必需；同時，世界時反映地球自轉速率的變化，是地球自轉參數之一，仍為天文學和地球物理學的基本資料。

2 歷書時（ET）

描述天體運動的動力學方程中作為時間自變量所體現的時間，或天體歷表中應用的時間。它是由天體力學的定律確定的均勻時間。

原則上，對于太陽系中任何一個天體，只要精確地掌握了它的運動規律，都可以用來規定歷書時。十九世紀末，紐康根據地球繞太陽的公轉運動，編制了太陽歷表，至今仍是最基本的太陽歷表。因此，人們把紐康太陽歷表作為歷書時定義的基礎。歷書時秒的定義為1900年1月0日12時正回歸年長度的1/31，556，925.9747；歷書時起點與紐康計算太陽幾何平黃經的起始歷元相同，即取1900年初太陽幾何平黃經為279 °41'48''.04的瞬間，作為歷書時1900年 1月0日12時正。

3 原子時(AT)

二十世紀三十年代發明了更加精密的石英鐘后，人們發現世界時盡管加上了極移改正（UT1），仍然是不均勻的。經研究查明，地球自轉存在長期變化、不規則變化和復雜的周期變化。為了滿足更高精度的實際需要，人們開始到物質的微觀世界去尋找具有更穩定周期的物質運動形式用作為新的時間計量標準。于是，就產生了以物質的原子內部發射的電磁振蕩頻率為基準的時間計量系統。

原子時計量的基本單位是原子時秒，定義為銫原子基態的兩個超精細能級間在零磁場下躍遷輻射9，192，631，770周所持續的時間。根據原子時秒的定義，任何原子鐘在確定起始歷元后，都可以提供原子時。由各實驗室用足夠精確的銫原子鐘導出的原子時稱為地方原子時。目前，全世界大約有20多個國家的不同實驗室分別建立了各自獨立的地方原子時。國際時間局比較、綜合世界各地原子鐘數據，最后確定的原子時，稱為國際原子時，簡稱TAI。

原子時起點定在1958年1月1日0時0分0秒（UT），即規定在這一瞬間原子時時刻與世界時刻重合。但事后發現，在該瞬間原子時與世界時的時刻之差為0.0039秒。這一差值就作為歷史事實而保留下來。在確定原子時起點之后，由于地球自轉速度不均勻，世界時與原子時之間的時差便逐年積累。

4 世界協調時（UTC）

世界時是以地球自轉為基礎，是一種不均勻的時間系統，但世界時時刻反映了地球在空間的位置。原子時則是一種均勻的計量系統，這對于測量時間間隔非常重要。為兼顧這兩種時間系統的優點，引入了世界協調時系統的概念。世界協調時的秒長規定要和原子時的秒長相等，所以在本質上它還是一種原子時，只是在時刻上，通過外界干預，使之盡量靠近世界時。

世界協調時（UTC）盡量靠近世界時(UT1)的意思是：必要時對世界協調時（UTC）作一整秒的調整（增加1秒或去掉1秒），使UTC和UT1的時刻之差保持在±0.9秒以內。這一技術措施就稱為閏秒（或跳秒），增加1秒稱為正閏秒（或正跳秒）；去掉1秒稱為負閏秒（或負跳秒）。是否閏秒，由國際地球自轉服務決定。閏秒的首選日期是每年的12月31日和6月30日，或者是3月31日和9月30日。如果是正閏秒，則在閏秒當天的23時59分60秒后插入1秒，插入后的時序是：…58秒，59秒，60秒，0秒，…，這表示地球自轉慢了，這一天不是86400秒，而是86401秒；如果是負閏秒，則把閏秒當天23時59分中的第59秒去掉，去掉后的時序是：…57秒，58秒，0秒，…，這一天是86399秒。

5 真太陽時（AST）

以真正的太陽作為參考點，以真正的太陽的視運動來計算地球自轉一周的時間，即太陽視圓面中心連續兩次上中天的時間間隔叫一個真太陽日。一個真太陽日分為24小時，一個真太陽小時分為60分，一個真太陽分分60秒。

我們知道，地球沿著橢圓形軌道運動的，太陽位于該橢圓的一個焦點上，因此，在一年中，日地距離不斷改變。根據開普勒第二定律，行星在軌道上運動的方式是它和太陽所聯結的直線在相同時間內所劃過的面積相等，可見，地球在軌道上做的是不等速運動，這樣一來，一年之內真太陽日的長度便不斷改變，所以它不是一種均勻的時間系統。

6 平太陽時（MT）

平太陽時，簡稱“平時”，也就是我們日常生活中所使用的時間。

由于真太陽的運行速度和時角變化率不均勻，不適于作為計量均勻時間的基準，所以在天文學中引入平太陽，假定由一個太陽（平太陽）在天赤道上（而不是在黃赤道上）作等速運行，其速度等于運行在黃赤道上真太陽的平均速度，這個假想的太陽連續兩次上中天的時間間隔，叫做一個平太陽日。并且把1/24平太陽日取為1平太陽時。通常所謂的“日”和“時”，就是平太陽日和平太陽時的簡稱。

7 恒星時（ST）

恒星時是天文學和大地測量學標示的天球子午圈值，是一種時間系統，以地球真正自轉為基礎：即從某一恒星升起開始到這一恒星再次升起(23時56分4秒)。考慮地球自轉不均勻的影響的為真恒星時，否則為平恒星時。以地球相對于恒星的自轉周期為基準的時間計量系統。