時間測量與驗證

郭紅鋒

我們在上期動手測量中介紹了時間、真太陽時、平太陽時、世界時、區時、地方時等概念，也介紹了測量真太陽時的方法。希望同學們都能夠跟上進度，認真地進行了測量，獲得真實的測量數據。在這一期里，我們要幫助同學們驗證自己的測量結果。

由于我們測量時用于計時的手表、手機等計時工具使用的時間都是平太陽時的區時，而我們測量的結果是地方真太陽時，為了把時間統一起來，我們必須做兩件事情：一是把區時換算成測量地的平太陽時里的地方時；二是把平太陽時里的地方時換算成地方真太陽時。

圖1把地球沿經度360度均分為24等份（對應24小時），每等份15度（對應1小時），所以經度之差可以換算成時間之差，即360度經度等于時間上的24小時（其實就是地球自轉一周360度，花費的時間是24小時）。由于角度的分和秒與時間的分和秒容易混淆，我們列出如下讀法和表示方法。

時間：l小時（h）=60時分（m）；l時分（m）=60時秒（s）；

角度：l角度（°）=60角分（′）；1角分（′）=60角秒（″）。

再利用上述經度（角度）與時問的關系，可以推算出：

24小時（h）=360角度（°）；

1小時（h）=15角度（°）；

l時分（m）=15角分（′）；

1時秒（s）=15角秒（″）。

所以，換算后經度差3°37′16″約等于時間差14時分29時秒，也就是國家天文臺所在地（東經E116°22′44.14″）的地方時，比北京時間（區時）晚14分29秒。這在觀測上的意義是：我們在當地看太陽在最高點（上中天）的時間（區時），不是12時，而是12時+14分29秒。

注意：在東經120度以西的地區，要加上用經度差換算成的時間差，反之在東經120度以東的地區，要減去用經度差換算成的時間差。

三、真太陽時與平太陽時之差

經過上面的換算，我們把區時換算成了地方時（平時）。

我們上期講過，真太陽日的一天，在一年中有時快有時慢，有時1天比24小時長，有時1天比24小時短。科學家用一個假想的地球繞太陽公轉（見圖2），得到的平均太陽時就是均勻的，每天都是整整24小時，由此產生了真太陽時與平太陽時之問的誤差。這個差與地球上的位置無關，全球各地在同一天，誤差是一樣的。

科學家把每天真太陽時與平太陽時之差（以下簡稱真平太陽時差）做了一個表，每年通過天文年歷對外發布。這里我們給大家提供2017年6月份的真平太陽時差表，供大家使用（見圖3）。

真平太陽時差表的使用，從圖3最左邊欄里找出日期，對應同行最右欄里查出真平太陽時差值。這里的視時就是真太陽時，平時就是平太陽時。

使用時只要把當地的平太陽時里的地方時，加上當天的真平太陽時差（注意符號，“+”號相減，“”號相加），即可得到當地當天的真太陽時時問。例如2017年5月31日，查表真平太陽時差值為+2m21.82s≈+2m22s（我們不需要那么精確，小數點后四舍五入），約2分22秒，即當天當地的真太陽時應該用平太陽時減去2分22秒。

四、區時改正為地方真太陽時

我們上期測量了正午前后太陽的影長，希望每個同學都認真記錄了你測量的結果。還記得你記錄事件所用的時鐘嗎？無論是手表還是手機，或者其他計時工具，那上面的時間都是北京時間，也就是東經120度經線上的時間，即平太陽時的區時。而我們在觀測地測量的太陽樣子的運動，卻是當天當地的真太陽時，因此我們測量太陽影子最短的時刻（當地太陽上中天，最高點），應該是當天當地真太陽時的12點。

按前面講過的換算關系加以改正，把計時用的區時改正到當天當地的真太陽時，軌可以跟我們測量的太陽影子表現的真太陽時一致起來。

綜上所述，我們使用的計時工具的時間，與當天當地的真太陽時，有以下兩項差別應該做出改正。

（1）區時改正為地方平時：將地方經度與區時經度之差換算成時間差，改正（東邊加，西邊減）；

（2）平太陽時里的地方時改正為地方真太陽時：查表獲得測量日當天的真平太陽時差值，改正（“+”號相減，“”號相加）。

做了以上兩項改正后，我們就得到了觀測地當天的真太陽時。

五、測量結果驗證

下面就到檢驗你的測量結果是否準確的時候了。我們用改正過的當天當地的真太陽時，來驗證一下你的測量記錄數據，也就是說，在你的測量記錄里影長最短那一時刻所對應的時間，是不是經過改正后的真太陽時正午時刻，即區時12時+地方經度時差+真平太陽時差。如果你測量的值很接近，說明你的測量結果很準確，反正你需要找出測量誤差較大的原因，或者再測量一次獲得更準確的結果。

沒有做過測量的同學，或者對測量結果不滿意的同學，可以繼續測量，并使用時差改正后的真太陽時檢驗你的測量結果。請把測量記錄單和照片放在同一個壓縮包里，以附件的形式發送至郵箱：chinahouObao.ac.cn和jswzkxsn20110126.com，讓我們早點看到你的實踐成果哦！