#时间的天文学#作者：黄驰

一~五.正南方~时间的规律

六.天赤道、无穷远

七.日晷、地球仪、地球在宇宙中的姿态

八.日-地-影的连线，时间的刻度

天文学，用数学、物理学准确的描述和解释每一种天文现象。

时间的刻度

我们一直使用数学中的角度来表示时间，为了区分时间和角度，时间我们使用"小时"，角度我们使用度"°"。我们使用天体之间的几何学位置来描述时间，反过来时间也描述了天体之间的几何学位置。可以说这是时间的几何学属性。但是要正确描述时间和天体之间的关系，我们必须要使用正确的时间刻度24小时=°。

星空

星空就是一个巨大的24小时刻度的时钟。星空和时间的关系，星星、星座和时间的关系，描述这些关系我们只需要一个正确的时间刻度24小时=°。

俯视天赤道平面，随着地球的自转，正南方扫过整个星空，正南方指向10:00点，表示10:00，正南方指向几点就是几点。其实真正表示时间的是正南方和地球影子（日-地-影连线）之间的夹角。请回顾第二章《时间，真太阳时》，第四章《日晷，相对运动》。

时间的基准线，日-地-影的连线。真太阳时，1年天，每一天正南方扫过太阳（太阳中心）的时间都是中午12:00点整。这是我们对时间的定义；同样，1年天，每一天正南方扫过地球影子的时间是午夜0:00点。所以太阳的刻度是"12:00"，影子的刻度是"0:00"。其实更准确的描述应该是日-地-影连线在赤道平面的投影，以此为基准，将天赤道平面24等分。

地球上每一个城市的时间

地球上并不是只有一个正南方。由于地球是一个球体，每一个城市都有自己的正南方（经度线），每一个城市正南方都指向不同的方向。但是每一个城市的时间，都是这个城市的正南方和日-地-影连线之间夹角。描述这个天文现象只需要我们放大时钟中心，我们生活的地球。

随着地球的自转，每一个城市的正南方扫过太阳的时间都是当地时间的中午12:00点整。然而在同一时刻，每一个城市的时间（真太阳时）都是由当地的正南方和太阳（日-地-影连线）之间的夹角来表示的。同一时刻，地球上有的地方是早晨，有的地方是中午，有的地方是下午，有的地方是夜晚。但是地球上所有的影子都是指向一个方向，太阳的反方向，都是日-地-影连线的一部分。

这是1月份的某一天内，地球上每一个城市的正南方扫过太阳的时间都是中午12:00点整，每一城市的正南方扫过猎户座的时间都是22:00点左右。仔细对比每一城市扫过猎户座的时间，他们是略有不懂得，因为地球围绕太阳的公转，星空也在缓慢的旋转每天约1°，所以每个城市扫过猎户座的时间会略有不同。而每个城市扫过太阳时间都是12:00整。参考第五章《天，时间的规律》

再将地球放大，我们可以看清更多的细节，正南方，经度线。

俯视赤道平面，北极点是地球（地图）的中心，每一个城市都在围绕北极旋转。每一个城市的时间，都是由经度线（正南方）和日-地-影连线之间的角表示的。

每一个城市的时间都是本地正南方和日-地-影连线之间的夹角的角度值。所有的数据都满足时间和角度直接按的转换公式：24小时=°。简化的看，经度线就是时间线，指向几点就是几点，每一根经度线都是当地时间的指针。

时钟，星空就是一个巨大的24小时刻度的时钟，太阳的时间刻度是12:00，地球影子时间的刻度是0:00。随着地球的自转，正南方扫过整个星空，正南方就是时钟的指针。放大地球我们可以看到，每一个城市的正南方（经度线）都是这个时钟的指针，指示着当地的时间，真太阳时。

地方--真太阳时，每一个城市的时间都是由当地的正南方和太阳影子之间的夹角表示的，在天文学中它的专用名称是"地方--真太阳时"。

时间，从一个变成很多、很多

如果地球上只有一个城市，时间是简单的一个。但是地球是一个球体，也不是只有一个城市，每一个城市都有自己的正南方，每一个城市都有自己的时间，当我们单独使用时他是简单的，但是当我们相互交流时，我们发现时间有很多、很多，每一个城市的时间都不一样，非常容易混乱。

例如同一时刻，上海时间是10:00:00，北京时间是09:39:37，成都时间是08:50:41。有一架飞机8:30起飞，三个城市描述这个起飞的时间是不一样的，而我们的城市可不是只有3个。每个城市都以自己的时间为标准，在实际使用中很容易造成混乱。这时我们需要一个统一的时间，一个统一时间标准，时区由此产生。

24（25）个时区

我们以经度线为基准，将地球24等分，分成24(25)个时区，有一个"0"零时区，东、西各12各时区，1+12+12=25，共25个时区，其实东12区和西12区都是半个时区，合起来是1个时区。每一个时区的时间，都是以本时区中线为计时经度线。

零时区，以0°经线为中心线，范围从西经7.5°~东经7.5°，共15°。零时区内所有的城市都是以0°经线为计时经度线，使用统一的时间。英国的伦敦就处于零时区内。

东八区，以东经°经线为中心线，范围从东经.5°~东经.5°，共15°。东八时内所有城市都以东经°经线为计时经度线。上海，北京，深圳就处于东八区内，但是我国幅员辽阔横跨5个时区，但是我们统一使用东八区时间，统称"北京时间"，东经°经线时间。这样我们国内所有的城市都使用"北京时间"。

东12区、西12区，东12区范围从东经.5°~东经°；西12区范围从西经.5°~西经°，东经°和西经°是重合的经线。东西12区的时间都是以°经线为计时经度线，只是他们的时间日期上差一天。°经线又称为国际日期变更线。

时区计时，我们不再使用每一个城市的正南方（经度线）作为计时线，而是使用统一的时区中线（经度线）和日-地-影连线之间的夹角表示时间。

我们可以看到上海、北京、成都使用的都是统一的"北京时间"，东经°经线时间，我们国内所有城市使用统一的"北京时间"。"北京时间"不是北京经度线的时间，是东经°经线时间。东经°的时区是东八区。

对比所有城市的时间，所有的分秒全是一样的，他们之间的差值全是小时的整数倍，或15°的整数倍。时区的使用大大简化了我们对时间的转化，分秒不需要转换，只需要加减法就可以转换。

东12区、西12区，使用的时间都是°经线时间，区别在于东12区的和西12区的计时日期相差1天。这就是我们使用数学中角度描述时间的结果，例如°，°，°，其实描述的是同一个角度。

时区的使用，大大简化了我们对时间的使用，我们开始使用统一的时间。一架飞机8:30起飞，无论上、北京、深圳所有的城市描述的时间是同样的时间。

时区--真太阳时，我们开始使用时区中线和太阳（影子）之间的角度来描述时间，在天文学中的专用名称是"时区--真太阳时"。时间记录的是时区中线（计时经度线）和太阳（影子）之间的真实位置关系。

转换，时区的使用，简化了我们对时间的使用，但是对天文学，或者说对于天文观测是有影响的。地方--真太阳时，时区--真太阳时，都是24小时格式的，对于天文学，他们之间需要转换后才能正确使用。

北京时间，12:00点整，东经°计时经度线扫过太阳，通过经度线我们可以计算出每一个城市正那方指向哪里，每一个城市的本地时间是多少。所有的计算都满足时间和角度的转换公式24小时=°。

时间差、经度差，知道两个城市的时间差（真太阳时）就可以计算出两地的经度差；知道两地的经度差值，就可以计算出两地的时间差值（真太阳时）。这两种方式是可以互换的。每一个城市的时间都是正南方（经度线）和日-地-影连线之间的夹角。

日-地-影连线，时间的基准线，无论是地方--真太阳时，还是时区--真太阳时，所有的时间都是由经度线（正南方）和日-地-影连线之间的角度来表示的。日-地-影连线是所有时间的基准线，或者说是所有时间的"0"刻度线。用物理学解释，我们是以日-地-影连线（在赤道平面投影）为参照物，用正南方和他的夹角角度来描述时间的。时间的刻度，以日-地-影连线为基准，将天赤道平面24等分得到24小时的刻度，刻度排列的顺序就是地球自转方向的顺序。时间的刻度：24小时=°。

天文学，我们用数学、物理学描述每一种天文想象。时间，我们用天体的几何学位置描述时间，反过来，时间也描述了天体的几何学位置。时钟，用一个时钟描述所有天体移动的时间规律，这是地球自转和围绕太阳公转的结果。

时间--平太阳时，"时区--真太阳时"，"时区--平太阳时"虽然只有一字之差，但是在天文学中的含义是不一样的。现在我们的手机、电脑、网络、原子钟等等使用的计时系统都是"时区--平太阳时"计时系统。随着我们计时工具进度的提高，随着我们对太阳时，恒星时认识的深入，根据物理学的需要，我们的计时系统从"时区--真太阳时"演变成了"时区--平太阳时"。

年之前，我们一直使用的都是真太阳时，或者说是太阳时。年，我们开始使用"时区"计时系统。年，我们开始使用原子钟授时，正式开始使用"时区--平太阳时"。年，网络，手机开始普及，成为我们的计时工具。

关于时间的演变过程请直接浏览第十五章《太阳时、恒星时》。

真太阳时，虽然现在我们不在使用真太阳时计时了，但是在天文学中真太阳时无处不在。

请看下一章：计算太阳的东升西落。

九.计算太阳的东升西落

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